【小白的CFD之旅】07 CFD常识

学了一周的流体力学,小白对于流体力学有了骨干的摸底,可是流体力学涵盖的情节何其之多,一周的年月怎么可能学得好呢,很多的定义都是模棱两可。为了在一个月之后可以采纳CFD,小白又找到了黄师姐。

“师姐,看了一周的流体力学,现在对它有了着力的认识,我想领悟总括流体力学和流体力学有怎么着联系么?“小白问。
”小白,这样吗,我给你推荐一本书,你先去体育场馆借出来自己先看看吧,有不懂的再来问我。“黄师姐说。
于是乎,小白去教室借到了黄师姐推荐的书《总计流体力学:从实施中读书》。

肉色的封皮儿,看着挺高端。听黄师姐介绍,这本书原本就是为高年级本科生准备的,里面的论争部分不是累累,而且书中更偏重于工程应用,非常适合于像小白这类零基础人员入门。

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黄师姐同时还交代小白在阅读此书时考虑的题材,并提示重要弄了解以下问题:

  • CFD是什么?
  • 766游戏网官网,CFD能够使用于如何场馆?
  • CFD是什么样使用于工程的?
  • 常用的CFD软件有什么?

小白去文具店买了个台式机,将这多少个题目写在台式机上。经过三天的读书,小白认为已经把这么些问题弄通晓了。

小白的学习心得:

1 CFD是什么
2 CFD应用场面
3
CFD如何运用于工程

3.1 前处理
3.2 总计求解
3.3
总结后甩卖

4 CFD软件
4.1
通用软件及标准软件

4.2
商业软件及开源软件

4.3
前处理及后处理软件

1 CFD是什么

  • CFD是总结流体重力学(Computional Fluid
    Dynamic)的英文缩写,其利用统计机求解流体流动过程中的质地传递、能量传递、动量传递以及化学反应题目。CFD是一种格局依然工具,解决对象是流体力学问题,利用手段是数值总计。

2 CFD应用场地

  • 如若存在流体流动的场子均可利用CFD。随着电脑技术及电脑统计能力的前行,CFD以及广泛应用于航空航天、造船、汽车、食品、能源、石油化工、生物农学等世界,而且还在不停的向此外行业扩大。

3 CFD如何行使于工程

要将CFD应用于工程,需要做过多的做事,一般来讲,CFD工程拔取都足以分成五个等级:前处理测算求解以及算算后处理

3.1 前处理

总结前处理的重中之重目的在于使总计机识别现实世界。总计机和人脑有很大的两样,要想让电脑识别真实世界是一件不太容易的工作。
举个大概的事例,如图所示,杯子里有水。

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人类的鉴别模式或者是通过视觉将光学图像送入大脑,再借助记念将图像识别为杯子和水。
但是要让电脑来识别可就有些麻烦了。我们该怎么着告诉总计机“这里有个杯子,杯子中有半杯水”这一真相吧?
率先要告诉总结机“这里有个杯子”。我们需要告诉总括机:

  • 杯子的尺码。杯子的形制是哪些的?圆柱形依然圆台形?半径及壁厚等尺寸参数需要定义。
  • 杯子的半空中属性。杯子是身处地上的要么放在桌子上?我们需要给它一个一定尺寸。
    其次,我们需要报告总结机“杯子中有水”。杯具的是,总结机可不通晓什么样水是什么样玩意儿。但是我们得以告知总括机:
  • 杯子中盛装的物质的各类物理特性。比如说水的密度、粘度、比热等。
  • 杯子中装了不怎么水。比如说告诉总括机水位中度或者水的体积。
    通过提供 以上消息,总计机就能分辨出“杯子中装了水”这一物理现实。

前处理的效果就在这么,要告知总括机流体流动发生的场子、流体属性、流体流动坚守的情理规则等。CFD前处理包含以下部分内容:

  • 概念流动总计域:建立流体流动区域。告诉总计机流体流动暴发的场馆。
  • 统计域离散:将流动总括区域离散成网格单元。
  • 点名统计控制方程:告诉总括机所要解决的流体流动坚守的大体规则。
  • 概念边界流动条件:特定流动问题有特定的流动边界条件。
  • 概念开首时刻流动条件:告诉总计机,零时刻总结域处于何种意况。
  • 求解参数定义
    如指定串行或并行总结、总结过程监测、离散算法指定等。
  • 出口参数定义:定义总括过程中部分测算参数输出。

3.2 总计求解

  • 算算求解一般而言由总括机自动完成,一般不需要人工干预。在前处理指定完毕后,求解器读取所有的求解参数举办自动求解总计,直至求解完成。

3.3 总括后甩卖

通过算算后甩卖将总结求解得到的数据以直观的办法突显出来,便于解读和工程采用。数据显现的主意包括:

  • 数据表:每一个网格节点上的物理量数据,平日为压力、速度等原来变量。
  • 曲线图:反映物理量变化规律
  • 云图:反映物理量空间分布
  • 矢量图:反映矢量空间分布
  • 动画:以动画格局反应物理量随时间变化

4 CFD软件

CFD本身是一种数值总结方法,经常将其编写为总括机程序。当前有为数不少CFD软件可用以工程流体统计,遵照软件效能,可分为通用软件标准软件;遵照软件源代码是否公开,可分为商业软件开源软件;遵照软件在CFD过程中的地方,可分为前处理软件求解器软件后处理软件

4.1 通用软件及标准软件

  • 通用软件:设计用来所有的CFD场面,求解的是通用流体控制方程。通用软件的前处理对象普遍,能应付大多数的工程问题。不过也多亏因为要保管通用性,而殉职了部分特性。通用CFD软件很多,相比常用的如ANSYS系列的FLUENT及CFX、CD-艾达pco公司的STAR
    CCM+及STAR
    CD、ESI集团的Fastran及ACE+、CHAM公司的Phoenics、Metacomp公司的CFD++、Altair集团的Acusolve等
  • 专业软件:专为某一行当规划的CFD软件。规范CFD软件如用于泵阀压缩机的PumpLinx、NUMECA;用于火灾消防的pyrosim及FDS等;用于建筑暖通总结的Flovent及AirPak等;用于电子散热的Flotherm及Icepak等,专业软件在特定的本行上所有通用软件无可比拟的建模和总结精度优势。

4.2 商业软件及开源软件

  • 商业软件:软件源代码不公开,需要花钱购买的软件。上网提到的CFD软件都是商业软件,都亟需花费不少的银两才能使用。
  • 开源软件:源代码公开的软件,用户可以自己开展编译也得以对源代码举办修改形成自己的计算软件。如今CFD开源软件也不少,对比知名的如OpenFoam、SU2等都是相比较好的开源CFD软件。

4.3 前处理及后处理软件

前边提到的CFD软件基本上都是求解器软件(不消除
一些软件包含前后处理),当前市面上还设有一些规范前后处理软件。

  • 前处理软件:对于CFD前处理软件,其首要职责是举办网格划分。代表性的CFD商用前软件包括ICEM
    CFD、Pointwise、Gridgen、GridPro等,开源前处理软件如Gmsh、Salome等
  • 后处理软件:后处理软件也有诸多,代表性的商用后处理软件包括Tecplot、Ensight等,开源的如ParaView等

来源为知笔记(Wiz)

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