【小白的CFD之旅】08 CFD速成之道

学了那么一个星期的流体力学,又看了一周的计算流体力学,小白对于如何应用CFD解决工程流体问题,依然是一无所知。眼看一个月的时间已经过半,小白有点着急起来。于是在一个阳光明媚的早晨,小白又找到了黄师姐。

“师姐,半个月过去了,还是对CFD如何解决工程问题没有一点思路,怎么办呀?“小白略显着急的问。
”这半个月让你学习流体力学和计算流体力学,虽然时间太少,但却是条正道。要想 用好CFD,这两方面的基础是越深厚越好,但是咱们没那么多的时间留给你慢慢学了,这样吧,今天我教你一种CFD快速入门方法。“黄师姐也有点急。
”虽然有点急功近利,但时间来不及了也只好这样了,我要讲的速成方法,核心在于以下几个方面:

  • 以软件学习为主,理论学习为辅
  • 以软件实例学习为主,软件操作学习为辅

再次强调这种学习方式是一种快餐式的学习方式,难免会留下基础不牢的缺陷。“黄师姐补充道。

”看过《笑傲江湖》没有?今天介绍的这种CFD学习方式就类似华山派的剑宗,先从招式入手,以精妙的剑法打天下。而与此相反的CFD学习方式(先学CFD背后的理论,再使用CFD软件)则类似于华山派的气宗。两种方式在前期的表现差异很大,剑宗入门容易但难免内力不足威力不够,气宗则内力很足却缺乏精妙的招式将威力发挥出来,最理想的状态则是:有深厚的理论基础,也会熟练的使用软件。”黄师姐是个武侠迷,小白听实验室的其他师兄说过。

“好了,下面来具体讲该怎么做吧。”黄师姐以一种过来人的口吻教导着小白。

黄师姐的CFD速成之道

1 选择合适的CFD软件

选择一款合适的CFD软件对于初学者来讲非常重要。虽然说目前的CFD软件界面都很友好,使用起来也很方便,但是还是需要认真选择。有些CFD软件的GUI设计比较好,逻辑性很强,更适合于新手入门。而有些软件则不是那么的适合。
黄师姐建议小白选择ANSYS FLUENT作为CFD软件的入门软件,黄师姐的理由:

  • FLUENT的界面非常友好,完全图形化的界面
  • FLUENT的界面具有非常好的逻辑性,将计算参数设置以一种逻辑性比较强的树形菜单形式展示给用户
  • FLUENT有完备的实例文档,通过大量的CFD实例练习可以快速的掌握软件
  • 项目使用的是FLUENT,有这一条理由足够了

2 软件的学习

通常情况下,对于软件的学习通常是先从操作入手,先熟悉软件界面,再熟悉功能按钮的使用方法等等。但如果要想快速的入门CFD软件,自然不能太纠结这些细节,这里的方法是:

  • CFD问题整理分类
  • 大量练习案例
2.1 CFD问题分类

CFD问题的分类是从牛师兄那里得到的,他将CFD问题大体分为了6类:

  • 常规流动问题:不涉及除了流体流动之外的问题,计算过程中求解连续方程、动量方程,可涉及能量方程。这方面的应用包括低速流动、高速流动(跨音速、超音速以及高超音速流动)。流动问题可以包括内流流动及外流流动。
  • 热问题:包括热传导、对流以及热辐射问题。除了求解流动问题外,还需要额外求解传热模型。
  • 组分传输问题:包括常规的组分扩散问题、化学反应及燃烧问题。组分传输是典型的质量传递问题,较为复杂。
  • 多相流问题:对于计算域中涉及多相流的问题,需要求解多相流模型。
  • 运动部件的模拟:对于一些涉及到边界运动的问题,如旋转机械的叶片、发动机中的活塞等,如何建模是个很重要的问题。
  • 多物理场耦合:对于流场与其他物理场的耦合问题

[实际工程问题中,往往不会分得那么清楚,通常是多种问题的混合。]

2.2 大量案例练习

找寻大量案例进行练习。ANSYS FLUENT有完善的Tutorial文档,最好的做法是将所有的案例都做一遍。如果时间不够用的话,可以只做流动问题和传热问题的案例。做这几个案例的目的是为了熟悉软件操作及CFD工作流程。案例练习过程中需要注意:

  • 完整性:确保每一个案例都完全做完。即从网格模型导入至计算后处理完成这整个过程都完全做到。对于零基础人员来讲,一开始的案例可能做不出结果,这时候一定要有耐心,仔细检查设置,确保案例完全做完。案例没做完等于白做
  • 多思考:在对着文档做案例的过程中,一定要多思考,虽然说暂时不去考虑软件设置背后的理论基础,但是在进行各项设置过程中,多留个心眼,比较不同案例设置中的不同。
  • 多总结多记录:认真总结记录案例操作过程中遇到的问题以及问题解决过程。其实问题解决的过程就是自己成长的过程。

3 学习资料

虽然目前市面上有很多CFD软件的资料,不过最好的资料还是软件的帮助文档

[最近版本的FLUENT软件中已经没有了tutorial,正版用户可以在ANSYS官方网站下载,盗版用户可以通过其他途径获取]


郑重申明

  • 本系列根据真实经历改编,如有雷同实属巧合,请勿人肉
  • 转载请务必保证文字完整

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