ANSYS Fluent教程|流体仿真基础入门

  • 名称:ANSYS Fluent教
  • 分类:分析计算  
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  • 时间:2024/9/1 17:13:37

以下是一个 ANSYS Fluent 流体仿真基础入门教程:

一、软件安装与界面熟悉

安装 ANSYS Fluent 软件,确保安装过程中按照提示正确配置相关组件和许可证。

启动软件后,熟悉其用户界面,主要包括菜单栏、工具栏、模型树窗口、图形显示窗口等。

二、创建几何模型(以简单管道为例)

可以使用 ANSYS 自带的 DesignModeler 模块或其他 CAD 软件创建几何模型。

打开 DesignModeler,选择创建二维草图平面,如 XY 平面。

使用绘图工具绘制一个圆形代表管道截面,假设半径为 1m。

然后通过拉伸操作将其拉伸成一段长度为 5m 的管道实体。

将创建好的几何模型保存并导入到 Fluent 中。

三、定义物理模型

进入 Fluent 后,首先检查默认的单位制是否符合需求,如不符合则进行单位设置。

选择物理模型:

对于常见的不可压缩流体流动,通常选择基于压力的求解器。

在 “Models” 中选择湍流模型,如标准 k-epsilon 模型,适用于大多数工程应用中的湍流模拟。

四、设置材料属性

在 “Materials” 中定义流体材料,例如常见的水。

设置水的密度为 1000kg/m³,动力粘度为 0.001Pa・s 等。

五、划分网格

回到 Workbench 界面,将几何模型导入到 Meshing 模块进行网格划分。

选择合适的网格类型,如四面体网格。

设置网格尺寸参数,可以进行全局网格尺寸设置,假设设置为 0.1m。

对管道进出口等关键部位进行局部网格加密,以提高计算精度。

检查网格质量,确保网格质量满足计算要求,如最小网格质量大于 0.3。

六、设置边界条件

回到 Fluent 中,在 “Boundary Conditions” 中设置边界条件:

定义管道入口为速度入口边界条件,假设入口速度为 1m/s。

管道出口设置为压力出口边界条件,假设出口压力为大气压。

将管道壁面设置为无滑移壁面边界条件。

七、求解计算

在 “Solver” 中设置求解参数:

设置迭代步数,例如先设置为 500 步进行初步计算。

调整松弛因子以控制收敛速度,一般初始可采用默认值。

点击 “Calculate” 开始求解计算,观察残差曲线的变化,当残差曲线趋于平稳且满足收敛标准时(如残差下降到 1e-4 以下),认为计算收敛。

八、结果后处理

计算收敛后,可以查看各种结果:

查看速度云图:在 “Results” 中选择 “Contours”,然后选择速度变量,如 “Velocity Magnitude”,可以在图形窗口中显示管道内流体的速度分布云图。

查看压力分布:同样在 “Contours” 中选择压力变量,显示压力分布云图。

查看流线:在 “Vectors” 中设置显示流线,可以直观地观察流体在管道内的流动轨迹。

九、总结与拓展

总结本次流体仿真的过程和结果,分析模拟结果是否符合预期物理现象。

尝试改变一些参数,如入口速度、管道形状等,重新进行模拟,观察结果的变化,加深对流体仿真的理解和掌握。

通过以上基础入门教程,你可以初步掌握 ANSYS Fluent 进行简单流体仿真的基本步骤和方法。随着不断学习和实践,你可以进一步深入研究更复杂的流体问题和高级功能。