FLOW3D基础
flow3d官方培训教程中的实例中文说明
Flow3D学习——3 算例1 Aerospace TutorialAerospace Tutorial新建一个项目，Model Setup Tab-Meshing & Geometry Tab-SubcomponentTab-Geometry Files-c:\Flow3D\gui\stl_lib\tank.stl，Type and Potential 使用缺省选项，因为将引入其它形状作为固体，Subcomponent 1中坐标范围(Min/Max)为：X: 5.0～15.0, Y: 5.0～15.0, Z: 0.0～15.0tank.stl的单位对FLOW-3D来说是未知的，可能是英寸、英尺、毫米等，现在假设模型是SI（国际单位），那么流体或固体的属性都应该是SI的。
（这里有些糊涂，FLOW-3D会使用STL文件中的单位么？）模拟的情况为从圆柱形底部入口向球形水箱内充水，计算域应该和此形状范围相近，略大一点但不能紧贴着形状边界。
底边界的位置和边界条件类型有关，如果入口处流速已知那么模拟多少入口长度没有关系，因为断面形状是固定的，但是如果特定位置的压力是已知的，那么要把边界放在该位置处因为压力会受入口长度的重力和粘性效应影响而变化。
建议计算域要大于最大几何尺寸的5%，底边界除外，可以小于5%，这样计算域底部和入口交叉，不会挡住水流，因此计算域定义为X: 4.95～15.05 Y: 4.95～15.05 Z: 0.05～15.05在Mesh-Cartesian的Block 1中按上面参数修改计算域尺寸，然后在Block 1上右键选择Update Mesh更新显示。
Re = Reynold数= Inertial Force/Viscous Force = UL/νBo = Bond数= Gravitational Force/Surface Tension Force = gΔρL^2/σWe = Weber数= Inertial Force/Surface Tension Force = LU^2ρ/σU是特征流速，L是特征长度，g是重力加速度，ρ是密度，σ是表面张力系数。
FLOW-3D使用简介PPT学习课件
Note: The inactive part of the mold is not shown here just to illustrate the effect of deactivating cells.
2020/3/5
Die casting, filling time 56 msec （压铸, 充型时间 0.056 sec） • full die volume:
simulation #1
simulation #2
simulation #3
…
2020/3/5
20
设定 Restart
2020/3/5
Navigator 让使用者可以简单的建 立 restart simulation
21
Restart Simulation 细项设定
定义重新启动 flsgrf文件源
Marine 船舶
2020/3/5
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OffShore Platform 近海平台
InkJets 喷墨
Aerospace 航空航天
Multiphase Fluid 多相流
Valve 阀门等流体控制
Consumer Product 消费品
2020/3/5
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在电脑的计算求解下，设计人员可测试多项 工程上之设计变更以及得到合适的结果。 测试设计方案以及事前找出设计缺陷。 比较多种设计方案之优劣。 减少水工模型制作所需要花费的时间及金钱。
从列表中选择重 新启动时间
使用者可以用浏览的方式检视希望 继续分析的时间。
Restart 的 source (flsgrf.dat) 不需要一 定与设定档在同一个文件夹内。
如果执行时 restart source 档案存在 ，程式会自动列出使用者可以选择 restart 执行的时间点。
flow-3d应用简介--中文
VOF——Volume of fraction；
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© 2009 Hi-Key Technology
FLOW-3D® 的应用领域
航天工业
低重力状态下推进器内燃料的运动模式
液体在通过 Laval Nozzle 时产生的气穴（ Cavitation ）现象
船舶
船只举升以及水波流动之模拟
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Flow-3D基本介绍—功能特点
1.3 Flow-3D的功能特点
FLOW-3D是一套全功能的软件，其功能包括导入几何模型、生成
网格、定义边界条件、计算求解和计算结果后处理。
完全整合的图像式使用界面让使用者可以快速的完成从仿真专案
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Nested block enhances resolution around sphere.
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Flow-3D基本介绍—功能特点
采用FAVORTM 技术，使得矩形网格也能描述复杂的几何外型，从而可以 高效率并且精确的定义几何外型 ； （Fractional Area / Volume Obstacle Representation)
喷墨
利用薄膜振动产生墨珠 15
利用压力产生墨珠
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FLOW-3D® 计算结果演示
1.4 计算结果演示
球体自由落体过程
球体在水中平移的运动过程
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© 2009 Hi-Key Technology
FLOW-3D® 计算结果演示
1.4 计算结果演示
水波流动过程
FAVOR 传统的 FDM
第二章FLOW-3D 填充分析
Component Type 物件类别
Solid
Hole
Complement
2.2、网格建立
• 网格基本设定 – Uniform Meshes – Non-Uniform Meshes • 网格建立重点 • Multi-Block Meshes • 操作：建立网格
网格基本设定
• Uniform Meshes
• • • •
2.3、分析條件設定
• FLOW-3D 可以指定分析停止的条件。分别是： – Finish Time（指定时间，时间到达时停止） – Fill Fraction（指定充填率，充填率到达指定值时停 止） – Solidified Fluid Fraction（指定固化率，固化率到达 指定值时停止） • Finish Time 为最高判断原则，一旦到达 Finish Time， 程式会强迫停止。 • 一般执行充填仿真时，会选用 Fill Fraction 作为程式判 断条件（在 Finish Time 填入较大的数值）。
Defect Tracking
FLOW-3D多孔介质模型-渗流模型培训讲学
• Resolve all geometry (FAVOR)
• Geometry represented as volume fraction (porosity) open to flow
• Compute pressures and velocities • Assume flow is uniform over cell
PmucK1/2u2
x K
where = fluid density
viscous
transitional
inertial
Understanding FLOW-3D®’s Drag Model
• 由于流体在多孔介质中受到的很多阻力太小而无法求 解，所以用一个均布的阻力系数来计算：
N-S张量方程
u t V 1 f A fu u 1 p V 1 f A fu G K u
– Pressure difference across this
saturation front is dictated by a
user-defined capillary pressure
(Pcap)
d
Pcap
4cos
d
s Concave case (lower pressure in
a
liquid) is assumed to have +ve Pcap
• 激活 Porous media 多孔介质物理模型 • 创建 porous component (s) 多孔材料
Setting Up A Porous Media Simulation
Porous media simulation setup steps:
1) Decide flow type: Saturated or Unsaturated
Flow3D培训教程
Flow3D培训教程FLOW-3D V9.3.2 水利教程上海飞熠软件技术有限公司目录1. 为何选择Flow-3D软件, ............................................................ 2 2. Flow-3D软件界面 (2)3. Flow-3D分析流程 (2)3.1 运行FLOW-3D (2)3.2 几何体的设置 (2)3.3 General设置 (2)3.4 Physics设置 (2)3.5 Fluids设置 (3)3.6 Meshing _Geometry设置 (3)3.7 Boundary设置 (3)3.8 Initial设置 (4)3.9 Output设置 (4)3.10 Numerics设置 (4)3.11 计算 ..................................................................... ... 4 案例1 渠道流动状况 ....................................................................4 案例2 波浪运动 ..................................................................... ... 6 案例3 卷气量分析 ......................................................................7 案例4 球从半空中掉下 (7)案例5 强制球在水面移动 ................................................................ 8 案例6 开闸泄流 ..................................................................... ... 9 案例7 搅拌不同密度流体 (11)3.1 为何选择Flow-3D软件,网格可以自由分割，不需要与几何文档建立关联, FAVOR可以描述非常复杂的流场运动模式,TruVOF与自由液面模型描述,多网格区块建立技术能够大幅度地提高计算效率,运动物体GMO碰撞模型设置简单方便。
FLOW D使用简介
GB），请先确认硬盘空间足够。 分析网格数量与内存大小有关，请先确
认内存足够（建议最小内存 = 2 GB）。
VOF（Volume of Fluid）
1975年，Dr. Hirt & Dr. Nichols发表VOF技术 1.定义流体的液面动作状态 2.追踪流体液面流动时的变化 3.定义流体流动时的边界条件设定 所有的CFD软件，关于自由液面的定义，均Follow此一准则。
FAVO R
传统的 FDM
新功能简介
全新的操作管理方式 Navigator
模拟设定 全新的restart逻辑计算 加强模型设定
后处理功能更新 能够直接以载入 STL图档（显示几何），包括了GMO功能
自动更新功能 求解器
执行过程中可以随意调整计算采用的数值方式 新的物理模型:
Note: The inactive part of the mold is not shown here just to illustrate the effect of deactivating cells.
Die casting, filling time 56 msec （压铸, 充型时间 0.056 sec） • full die volume:
功能: 所有在 Numerics tab 内的数值选项，都可以在执行过成中随时调整。不 需要把整个执行中断再重新设定; 在执行任何分析前，可以先设定 restart data – 为了安全起见; 设定过程中与时间（time）相关的选项可以重新设定; 新的设定可以存入 simulation 的 prepin 档; 分析过程中，如果觉得更改的设定不算好，可以随时切换成原始设定; 所有的变更调整都自动纪录在 log 档中.
Flow-3D介绍
专业流体软件Flow-3D介绍一、Flow-3D软件介绍Flow-3D软件是由美国Flow Science公司研发的三维计算流体动力学和传热分析软件，自1985年正式推出商业版之后，就以其功能强大、简单易用、工程应用性强的特点，逐渐在CFD（计算流体动力学）和传热学领域得到越来越广泛的应用。
目前Flow-3D软件已被广泛应用于水力学、金属铸造业、镀膜、航空航天工业、船舶行业、消费产品、微喷墨头、微机电系统等领域，它对实际工程问题的精确模拟与计算结果的准确性都受到用户的高度赞许。
该软件所具有的功能特点如下：（1）Flow-3D是一套全功能的软件，具有完全整合的图像式使用界面，其功能包括导入几何模型、生成网格、定义边界条件、计算求解和计算结果后处理，也就是说一个软件就能使用者快速地完成从仿真专案设定到结果输出的过程，而不需要其他前后处理软件。
（2）Flow-3D生成网格的技术利用其自带的划分网格的工具，采用可自行定义固定格点的矩形网格区块生成网格，不仅易于生成网格，而且建立的网格与几何图档不存在关连性，因此网格不受几何结构变化的限制。
如图所示。
图1 Flow-3D生成网格技术（3）Flow-3D提供的多网格区块建立技术，使得在对复杂模型生成网格时，在不影响其他计算区域网格数量的前提下，对计算区域的局部网格加密。
多网格区块可采用连接式（Linked）或巢式（Nested）网格区块进行网格建立。
图2 多网格区块建立技术（4）Flow-3D独有的FA VOR TM技术（Fractional Area / V olume Obstacle Representation)，使其所采用的矩形网格也能描述复杂的几何外型，从而可以高效率并且精确地定义几何外型。
图3 FAVOR技术与传统FDM技术的对比（5）Flow-3D采用的独特的计算方法TruVOF®，是经过对VOF技术的进一步改进，能够准确地追踪自由液面的变化情况，使其能够精确地模拟具有自由界面的流动问题，可精确计算动态自由液面的交界聚合与飞溅流动，尤其适合高速高频流动状态的计算模拟。
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①用户可以选择步长的控制方法，对于初学 者，建议使用Stability and covergence和 Stability，步长会自适应； ②设置Initial time step：0.01； ③设置Minimum time step：1e-7。
计算--simulate
① ②
①回到Navigator，选中exercise1； ②单击第一排菜单simulate的Run simulation；
单位系统和时间控制--General
物理模型--Physics
流体材料--Fluids
运动属性--Moving object
①
③
② ④
①展开component2的 component properties； ②设置type of moving object为 Prescribed motion； ③单击moving object properties右边的Edit，弹出对 话框； ④设置运动速度：z velocity： 0.05。
②
④
边界条件--Bounll，即w。
边界条件--Boundary
①单击Mesh block3的X Max右边的按 钮，弹出对话框； ②选择Specified pressure，设置fluid fraction：1，fluid elevation：0.5， pressure：0； ③单击OK； ④其余为wall。
案例4 开闸放水
建模--Geometry
建模 subcomponent1到3属于component1 subcomponent4属于component2
①subcomponent1
①subcomponent2
②subcomponent4 ①subcomponent3
网格划分--Mesh
①新建mesh block1； ②右键mesh block1，单击 adjust mesh block: ③X -0.5 1.5 ④Y 0 1 ⑤Z 0 2 ⑥size of cells：0.02
初始条件--Initial
① ①展开Global，设置初始水位 0.5； ②添加流体区add fluid region， 设置limiter： x high：0，z high：1.5； ②
输出设置--Output
数值选项--Numerics
案例5 泥沙冲刷
建模--Geometry
①component1包含subcomponent1和 subcomponent2； ②component2包含subcomponent3； ③component3是沉积的泥沙，包含 subcomponent4，component type：packed sediment。
④
⑥
⑤
①同理，建立Mesh block 2; ②右键Mesh block 2，单击 Adjust mesh block，设置: X direction 3 4 Y direction 0 3 Z direction 0 1 ③右键Mesh block 1，单击 Auto mesh...，设置size： 0.06。 ④由于网格不对齐，右键Y direction，单击Add，弹出 对话框。 ⑤输入New mesh plane：1， 单击OK； ⑥边界网格由不对齐变为对 齐。
⑤
显示结果--Display
案例2 波浪运动
新建Simulation--拷贝复制
① ⑥ ② ④ ③ ①选中exercise1，右键弹出对话框； ②选中Add Simulation Copy...，弹出对 话框； ③输入exercise2； ④如果下面还有stl等文件也要勾选上； ⑤单击OK； ⑥exercise1下面显示exercise2。
Flow-3D水利上机培训教程
上海飞熠软件技术有限公司
标准的分析流程
Meshing & Geometry 研究对象图档导入
建立网格
General Physics Fluids Meshing&Geometry 选择单位系统 选择物理模型 选择流体材料 建立边界条件
给定初始条件
Preprocess Simulation Run Simulation Analyze + Display 预处理 计算 查看结果
计算--simulate
① ③ ②
①计算界面； ②Pause表示暂停，Resume表示继续计算， terminate表示中断计算； ④ ③Warning & Errors里面有提醒和出错信息； ④active cell表示有效网格，为flow-3D的计 算网格，决定所需要的物理内存。
查看结果--Analyze
流体材料--Fluids
边界条件--Boundary
①Z Min：wall； ②Z Max：Pressure，fluid fraction：0（表示空 气），pressure：0； ③X Min：pressure，fluid fraction：1，fluid elevation：85，pressure：0； ④X Max：pressure，fluid fraction：1，fluid elevation：10，pressure：0。
① ③ ①右键Initial，选择Add a fluid region，产生 fluid region1； ②设置limiters，X High：0，Z High：85， fraction of fluid：1； ③可以用眼睛按钮Favor查看水位
②
输出设置--Output
数值选项--Numerics
输出设置--Output
③ ① ②
①设置restart data的间隔时间：1； ②勾选Hydraulic data； ③设置Selected data interval：0.5，同时勾 选fluid velocity，Hydraulic data，pressure。
数值选项--Numerics
① ③ ①单击BC按钮； ②Mesh block1的x Min右边的按 钮（默认为S），弹出对话框； ③选择边界条件Specified pressure，设置Fluid fraction：1 （表示fluid1，0表示void或者 fluid2），Fluid elevation：0.6 （设置坐标值），Pressure：0； ④单击OK。其余设置为Wall。
案例3 大坝泄流
上游水深＝85m 下游水深＝10m
建模-Geometry
① ②
③ ①在Meshing & Geometry菜单下； ②单击STL按钮，弹出对话框； ③单击Add，找到路径下面的 dam.stl； ④单击OK。 ③ ④
网格划分--Mesh
单位系统与时间控制--Geometry
物理模型--Physics
边界条件--Boundary
①X Min：pressure，fluid fraction：1，fluid elevation： 1.5；pressure：0； ②X Max：pressure，fluid fraction：1，fluid elevation： 0.5，pressure：0； ③Z Min：wall ④Z Max：pressure，fluid fraction：10，pressure：0；
单位系统与时间控制--General
物理模型--Physics
流体材料--Fluids
② ① ①单击Fluid1； ②单击第一排菜单栏的 Materials，单击Fluids Database...，弹出对话框； ③选中66号流体water； ④单击Load fluid 1。 ③ ④
边界条件--Boundary
初始条件--Initial
①
②
①单击Analyze，弹出对话 框； ②选中flsgrf.exercise_1，结 果文件为前缀名flsgrf，单击 OK；
查看结果--Analyze
②
③ ① ④ ①选择数据格式 restart or Selected； ②选择显示变量； ③选择时间段； ④选择solid volume； ⑤勾选所有的网格； ⑥单击render。 ⑥
初始条件--Initial
④ ①
③
② ⑤
①展开Initial的Global； ②设置pressure为Hydrostatic pressure in Z； ③设置Fluid initialization为Use fluid elevation； 设置initial fluid elevation：0.5。 ④ 单击眼睛按钮（favor查看），弹出对话框； ⑤勾选fluid1，单击render，就可以看到初初始 的液面。
网格划分
①右键Mesh-Cartesian，单击 Add a mesh block,产生Mesh block 1; ②右键Mesh block 1，单击 Adjust mesh block，设置: X direction 0 3 Y direction 0 1 Z direction 0 1 ③右键Mesh block 1，单击Auto mesh...，设置size：0.05。
④
⑤
新建模拟文档Simulation
⑥ ① ⑤ ② ⑤ ③
1. ④
①右键Hydraulics，弹出菜单； ②选择Add New Simulation…，弹 出对话框 ③输入Simulation名字exercise 1； ④选上前面的勾√，单击OK； ⑤工作目录Hydraulics下面显示模 拟文档exercise 1，文件为 Prepin.exercise_1，前缀名prepin。 ⑥ 单击exercise 1，Navigator右边 Model Setup被激活。
④
⑤
①同理，建立Mesh block3; ②右键Mesh block 3，单击 Adjust mesh block，设置: X direction 3 8 Y direction 3 4 Z direction 0 1 ③右键Mesh block 3，单击 Auto mesh...，设置size： 0.05。 ④由于网格不对齐，右键X direction，单击Add，弹出 对话框。 ⑤输入New mesh plane：4， 单击OK； ⑥边界网格由不对齐变为对 齐。