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踏上Fluent工程师的六个学习必经之路

内容纲要

导读:随着科学技术的发展和计算机性能的提升,有限元仿真计算越来越多的应用在产品设计的各个环节。Fluent软件作为流体动力学仿真工具中毫无争议的全球No. 1 ,已经成为了大部分有理想、有志向工程师首选的学习目标。
而且,越来越多的工程技术人员都愿意通过有限元仿真技术来提升自身的综合能力,从而达到增强个人竞争力的目标。那么,如果我们想要成为一名Fluent工程师,需要学习哪些内容呢?下面就请大家跟着小编一起来看看有理想、有志向CFD工程师是如何踏上Fluent软件学习之路的。
图1 “碳中和”概念下的新能源发展,离不开仿真技术的支持
一、学习工业仿真的基本知识
制造业的进步和发展,离不开工业仿真软件的支持。如果大家想要成为一名合格的Fluent工程师,就必须要首先理解工业仿真的基本概念,这样才能对自己即将学习的知识有更加准确的定位。同时,也能够更加方便地,了解有限元仿真能够涉及的范围,擅长的领域以及可能遇到的困难。也可以很好的为我们的学习进步提供方向,更加合理的将我们的仿真知识与产品设计实践结合起来。

图2 工业仿真的V字模型
二、掌握流体力学的基本理论
流体力学是力学的一个分支,主要研究在各种力的作用下,流体本身的运动状态和规律以及流体和固体边界之间的相互作用。不过,和我们熟悉的固体(结构)力学不太一样,流体力学更多的是建立在连续介质的假设之上,因此在思维的层面,和我们常见的固体结构有较大的差别。
如果我们不能够对流体力学的基本概念进行有效的掌握,那么恐怕将在学习Fluent软件的过程中遇到很多的困难。
另外一个相关的基础理论是计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)它是20世纪50年代以来,随着计算机的发展而产生的一个介于数学、流体力学和计算机之间的交叉学科,主要研究内容是通过计算机和数值方法来求解流体力学的控制方程,对流体力学问题进行模拟和分析。
正如上文所说,Fluent软件是目前最好的计算流体力学工具,不过其中包含的大量理论和公式还是相对比较复杂的,如果我们具备了计算流体力学相关的知识,那么在学习Fluent的过程中也一定会如虎添翼,进步神速。
图3 流体力学的基本内容
三、学习基本的CAD几何模型处理技术
仿真驱动设计,这是所有CAE仿真工具在最初被设计研发中制定的目标,Fluent软件也不例外。对于绝大部分的仿真计算,其目标都是为了解决实际产品设计中的问题,如果我们的工程师不具备基本的CAD模型处理技术,那仿真工作将很难开展。
同时,对于几何模型的修复、简化、内外流场抽取、共享拓扑等操作,也是Fluent软件工作中不可缺少的环节,因此,作为一名合格的Fluent工程师必须要掌握一定的CAD几何模型处理能力。

 图4 几何模型简化技术
四、学习软件的安装方法
俗话说的好:“工欲善其事,必先利其器”,想要成为一名Fluent工程师,就离不开计算机硬件和软件的支持。Ansys软件经过多年的发展,现在已经成为了一个庞大的家族,软件涵盖的学科非常丰富,内容很多,占用硬盘的体积也比较大。同时,流体仿真求解器对硬件的要求也比较高,不同水平的CPU和内存,都会对仿真计算的效率有很大的影响。
因此,工程师必须在学习Fluent软件之前,掌握一定的硬件和软件相关技能,针对Fluent软件的需求合理配置硬件设备和软件环境,同时,还需要根据操作系统的情况,顺利的安装相应的Ansys软件,这些,都是开展流体仿真工作的物质基础。
图5 ANSYS学生版是学习Fluent技术的最佳工具
五、掌握相关的仿真报告整理技能
正如上文所说,Ansys仿真技术已经越来越多的应用在产品设计过程之中,因此,如何将我们花费了大量时间与精力的仿真和算力更好地展现出来,就成为了一件非常重要的事,简单的说,就是我们需要掌握熟练的报告文档的撰写技能。
仿真分析报告作为有限元计算的终点,通常会在技术评审、中期答辩、项目验收等多个环节出现。因此,报告的水平很大程度上会影响仿真项目的走向和进展。作为一名合格的仿真工程师,必须要掌握过硬的报告编写本领,这样才能够将自己精心完成的仿真内容形象准确的展现给其他的人,这也是自身仿真和综合能力的高效体现。

图6 仿真报告是工程师仿真能力的最好体现

六、具备相应的英文知识
自从2021版本开始,Ansys Fluent工具支持了完全的中文界面,这些改进从易用性角度来看,是一个巨大的提升。当然,Fluent软件中很多深层次的内部功能,包括一些边界的命名、TUI文本命令、复杂的物理模型等,都还没有进行合理的汉化,从这个层面来讲,Fluent软件仍旧是一个英文软件。
因此,如果我们想要更好的掌握软件工具,就必须有针对性的提升自己的英文能力。这样,一方面我们可以避免在软件的使用过程中出现不理解的情况,另一方面也可以提高我们对帮助文档的使用效率。
同时,一些涉及到前沿技术的Fluent软件新功能,通常都是使用英文来介绍的,对应进阶的案例也是由外国工程师来完成的,相关的仿真资料也都是以英文来书写的,因此,掌握Fluent相关的英文能力,实际上也是一名流体仿真工程师必备的技能。

图7 掌握过硬的英文技术,可以帮助我们更好的学习软件
当完成了以上六个部分知识内容的学习后,恭喜大家,我们已经顺利踏上了Fluent软件的学习之路!接下来,我们就需要针对Fluent软件的具体内容进行学习了。
当然,Fluent软件工作环节较多,整体的学习内容也非常复杂,这就需要我们进行正规化、实战化的仿真训练。

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