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CFD分析過程

進(jìn)行CFD分析的一般過程如下所示：

1、將流動(dòng)問題表示為表達(dá)式

2、建立幾何與流域的模型

3、設(shè)置邊界條件和初始條件

4、生成網(wǎng)格

5、設(shè)置求解策略

6、設(shè)置輸入?yún)?shù)與文件

7、進(jìn)行仿真

8、監(jiān)視仿真直至完成

9、后處理得到結(jié)果

10、對結(jié)果進(jìn)行比較

11、重復(fù)上述過程，評價(jià)結(jié)果的敏感性

12、歸檔

展開來說，這些步驟包括以下內(nèi)容：

1、將流動(dòng)問題表示為表達(dá)式

分析的第一步是通過尋求以下問題的答案進(jìn)將流動(dòng)問題表示為表達(dá)式。

分析的目的是？

達(dá)到這些目的最簡單的途徑是？

包含怎樣的幾何？

來流和工作狀態(tài)是怎樣的？

該使用何種空間模型（一維、準(zhǔn)一維、二維，軸對稱還是三維？）

流域是怎樣的？

該使用何種時(shí)間模型？（定常或非定常）

流動(dòng)的粘性情況（無粘、層流還是湍流）

該使用何種氣體模型？

2、建立幾何與流域的模型

進(jìn)行流動(dòng)分析的對象需進(jìn)行建模。一般涉及CAD軟件幾何造型。付出合理的努力進(jìn)行分析需要進(jìn)行幾何模型近似與簡化。于此同時(shí)，應(yīng)該對實(shí)施仿真的流域范圍做一個(gè)確定。流域的部分邊界應(yīng)與幾何模型曲面保持一致。其他曲面是自由邊界，在自由邊界上，流體流入或者流出。幾何模型和流域以這樣的方式建模，然后用于網(wǎng)格生成。這樣，建模過程通常需要考慮網(wǎng)格生成的結(jié)構(gòu)和拓?fù)洹?/span>

3、設(shè)置邊界條件與初始條件

當(dāng)流域確定了的時(shí)候，需要給流域邊界指定物理?xiàng)l件。仿真一般開始于初始條件，然后通過迭代的方式得到流場的最終解。

4、網(wǎng)格生成

流域離散成為網(wǎng)格。網(wǎng)格生成包括結(jié)構(gòu)和拓?fù)浯_定，然后在該拓?fù)渖仙删W(wǎng)格。目前所有的案例都涉及多塊網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。然而，這些網(wǎng)格塊可能是對接的，連續(xù)的，非連續(xù)的或者重疊的。網(wǎng)格必須滿足最低的網(wǎng)格質(zhì)量要求，如正交性（尤其是在邊界上），相對網(wǎng)格間距（最大值不能超過15%到20%），網(wǎng)格扭曲率等等。最大的網(wǎng)格間距應(yīng)該與流場重要特征的分辨率一致。邊界層分辨率要求沿著物面法向的第一層網(wǎng)格點(diǎn)應(yīng)恰好落在邊界層的層流層內(nèi)。對于湍流流動(dòng)，沿著物面法向的第一層網(wǎng)格點(diǎn)必須滿足y+<1的要求。

5、設(shè)置求解策略

執(zhí)行仿真的策略包括以下內(nèi)容：使用什么空間推進(jìn)和時(shí)間推進(jìn)方式，湍流或者化學(xué)模型的選擇，算法的選擇等。

6、設(shè)置輸入?yún)?shù)和文件

CFD程序通常需要給定輸入文件，輸入文件的內(nèi)容是與既定策略一致的輸入?yún)?shù)值的列表。此外，還需要包含邊界條件信息的網(wǎng)格文件。

7、執(zhí)行仿真

仿真可以通過圖形界面、批處理或者分布式的方式進(jìn)行。

8、監(jiān)視仿真直至完成

當(dāng)仿真進(jìn)行的時(shí)候，監(jiān)測求解過程以確定是否得到了收斂的解，該解是一個(gè)迭代收斂解。

9、后處理得到結(jié)果

后處理的過程是從流場中提取出想獲得的流場特性（如推力、升力、阻力等）的過程。

10、對結(jié)果進(jìn)行比較

將求解得到的流場特性與理論分析、計(jì)算或者試驗(yàn)研究得到的結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的可靠性。

11、重復(fù)上述過程，評價(jià)敏感性

為了了解計(jì)算結(jié)果精度可能的差異和與以下因素相關(guān)的計(jì)算表現(xiàn)，必須評價(jià)計(jì)算結(jié)果的敏感性。如：維度、流場條件、初始條件、推進(jìn)策略、算法、網(wǎng)格拓?fù)浜兔芏取⑼牧髂Ｐ汀⒒瘜W(xué)模型、通量模型、人工粘性、邊界條件和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等。

12、歸檔

將以上的分析整理成文檔。

轉(zhuǎn)載于:https://my.oschina.net/cfdvalidation/blog/308315

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的CFD分析过程(CFD Analysis Process)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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