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小白学CFD|07 捷径

内容纲要

牛师兄:CFD没有捷径,只有时间和汗水!

学了一周的流体力学,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,依然是一头雾水。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,小白又找到了江师姐。

“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。“江师姐也有点急。 
”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。“江师姐补充道。

”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"江师姐是个武侠迷,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。”江师姐以一种过来人的口吻教导着小白。

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。 
江师姐建议小白选择ANSYS FLUENT作为CFD软件的入门软件,江师姐的理由:

  • 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

然而江师姐还补充了最重要的一句:

软件终究是工具,是我们进入CFD世界的一种媒介而已,千万不要被软件给套牢了。

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,通常是多种问题综合。]

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,和谐版用户可以通过其他途径获取]

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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文章名称:《小白学CFD|07 捷径》
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