基于使用经验的CFD教程
第1课时 CFD基础教程
第一课时
1 什么是CFD？
CFD：即计算流体力学（Computational Fluid Dynamics），是近代流 体力学，数值计算和计算机等结合产物。它以计算机为工具，应用各 种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机 模拟和分析研究，以解决各种实际问题。
后处理
Tecplot、Origin、CFD-Post、ParaView、OpenDX…用
（3）海洋工程
2 CFD应用
（4）汽车工业
2 CFD应用
（4）能源工程
2 CFD应用
（5）化学工程
2 CFD应用
（5）生物工程
3 为什么需要CFD？
CFD优势： （1）不需要实验模型、风洞、仪器仪表等，周期短，可节省 大量成本， （2）计算结果丰富，可提供详细流场结构。 （3）可模拟难以进行实验的流动问题：超音速、高温高压 （4）能实现虚拟设计与制造
CFD可以做什么？ （1）复杂复杂流动问题：泵、风机、阀门等 （2）化学组分混合、燃烧、反应过程：反应器、燃烧器、锅炉 （3）传热、传质、相变过程：换热器、省煤器、过滤器、热水器 （4）多相流动问题：气液、气固、气液固、油气水 （5）流固耦合：应力分析
2 CFD应用
（1）航空航天
2 CFD应用
4 CFD发展
5 CFD模拟概述
6 CFD常用软件
前处理
CAD、Pro-E、SolidWorks、ICEM、Gambit、Delaundo、 Engrid、GMSH、gridgen、IA-FEMesh……
仿真计算
CFX、Fluent、CFX、Openfoam、COMSOL Multiphysics、FloEFD、PHOENICS、STAR-CD、STARCCM+、Polyflow、 Icepak、CFX-TASCflow……
CFD使用技巧
在使用ICEM CFD进行分块6面体网格划分中，使用Edge Params是划分边界层的唯一途径。
以下内容翻译自ICEM CFD帮助文档。
Edge Params允许用户通过指定各种不同的变化率以及特定边的节点分布规律来详细修改网格参数。
每一条边都拥有一些参数用以决定网格沿着边的分布：节点数量、网格分布律、边的起点及终点初始长度、网格从边的起点/终点至内部的膨胀率、沿着边的最大单元长度等。
Edge Params按钮提供了一个关于所有网格参数的窗口。
一旦选取了一条边，关于该边的所有网格星系将会被现实。
出Edge ID及Edge Length这类预先定义的参数外所有的参数值均可被修改。
Note:用户可以在重放脚本中使用变量对边参数进行参数化。
Nodes指定沿着边的节点数量。
可以通过向上和向下改变数量，也可以直接在文本框中输入数量值。
Mesh law允许用户选择网格分布律中的一种Spacing指定第一个节点距离边起点的间隔（第一层网格厚度）。
当一条边被选择时，将会在边上显示一条箭头。
Spacing 1是关于从箭头末端开始的参数，而Spacing 2则是关于箭头所指的边的终点参数。
如下图所示。
用户可以针对所选择的网格分布律修改相应的参数值。
当要求的值无法满足时，实际值将会与所要求的值存在差异。
例如，当边的长度为10，用户在指定了一个间隔为6以及沿着边指定了11个节点时，系统将会设定初始间隔为1，以及间隔比率为1Ratio比率为某一单元高度到下一单元高度的增长率。
Ratio 1为从箭头末端开始的参数，而Ratio 2为箭头指向的边的末端位置参数。
图1 网格参数Max Space指定边上的最大单元间隔Spacing Ralative如果激活此选项，Spacing 1及Spacing 2将显示为边的长度的百分比Nodes Locked如果选项被激活，节点数将会被固定。
然而，Update All将会覆盖此设置，转而使用全局参数进行网格划分Parameters Locked如果激活此选项，网格分布律参数将会被固定。
cfd算例编程 -回复
cfd算例编程-回复如何用CFD（计算流体力学）进行模拟和分析。
计算流体力学（CFD）是一种数值方法，用于模拟和分析流体力学问题。
它基于将流体的运动和相互作用方程离散化，并使用数值方法对这些方程进行求解。
在本文中，我们将详细介绍如何使用CFD进行模拟和分析。
第一步：建立几何模型和网格在CFD中，首先需要建立一个几何模型来描述要模拟的流体系统。
这个模型可以是一个三维实体或者一个二维平面。
为了对这个模型进行数值计算，我们需要将其离散化为网格。
网格是由一系列单元组成的，每个单元上有一个节点，表示流体的特性。
建立几何模型和网格的方法有很多种，可以使用专业的CAD软件来建模，并将模型导入CFD软件进行后续分析。
另外，也可以使用一些CFD 软件自带的网格生成工具来自动生成网格。
第二步：设定边界条件在进行CFD模拟之前，需要对流体系统的边界条件进行设定。
边界条件包括流体的速度、压力、温度等信息。
这些边界条件将对流体在计算过程中的行为产生重要影响。
设定边界条件时，我们需要考虑到系统的物理性质和实际情况。
例如，对于一个流过管道的气体，可以设定管道入口处的速度和温度，出口处的压力和温度等。
通过合理设定边界条件，可以模拟出流体在不同边界条件下的行为。
第三步：选择合适的模型和求解方法在CFD中，需要选择合适的数学模型和求解方法来描述流体的行为。
常见的模型包括Navier-Stokes方程、湍流模型、传热模型等。
选择合适的模型非常重要，因为不同的模型适用于不同的流体系统。
在选择了合适的模型后，还需要选择适合的求解方法。
常用的求解方法包括有限体积法、有限差分法和有限元法等。
这些方法基于数值算法对模型进行离散化，并使用数值迭代的方式求解出流体的各项参数。
第四步：进行CFD模拟一切准备就绪后，就可以进行CFD模拟了。
在模拟过程中，CFD软件会根据设定的边界条件和数学模型，对网格上的每个节点进行计算，并求解出流体的速度、压力、温度等参数。
cfd编程实例
cfd编程实例摘要：1.引言2.CFD 编程基础3.CFD 编程实例详解4.CFD 编程实例应用领域5.总结正文：一、引言计算机流体动力学（CFD，Computational Fluid Dynamics）是一种通过数值方法和计算机模拟研究流体流动的工程技术。
CFD 编程可以帮助工程师更好地理解流体的运动和变化，从而优化设计、提高效率和降低成本。
本文将通过一个CFD 编程实例，介绍CFD 编程的基本知识和应用领域。
二、CFD 编程基础1.CFD 软件：常用的CFD 软件有FLUENT、COMSOL、OpenFOAM 等，它们提供了丰富的函数库和求解器，方便工程师进行编程。
2.编程语言：CFD 编程可以使用不同的编程语言，如FORTRAN、C、C++等。
3.基本概念：在CFD 编程中，需要了解一些基本概念，如流场、速度、压力、边界条件、初始条件等。
三、CFD 编程实例详解假设我们要模拟一个简单的流体流动问题，如下所示：1.计算域：一个长方体，尺寸为1m x 1m x 1m。
2.流体性质：水的密度为1000 kg/m，粘度为1000 m/s。
3.边界条件：入口速度为1 m/s，出口压力为100000 Pa。
4.初始条件：流场中各点的速度为0。
针对这个例子，我们可以编写一个简单的CFD 程序，主要包括以下几个步骤：1.定义计算域的几何形状和尺寸。
2.定义流体的性质，如密度、粘度等。
3.设置边界条件，包括入口速度和出口压力。
4.设置初始条件，即流场中各点的速度为0。
5.编写求解器，用于求解流场中的速度分布和压力分布。
6.输出结果，如速度云图、压力分布等。
四、CFD 编程实例应用领域CFD 编程实例可以应用于很多领域，如航空航天、汽车工程、能源工程、环境工程等。
通过CFD 编程，工程师可以更好地了解流体的运动和变化，从而优化设计、提高效率和降低成本。
五、总结CFD 编程是一种强大的工程技术，可以帮助工程师研究流体的运动和变化。
ICEM CFD 使用手册
信息：菜单包括几何信息、面的面积、最大截面积、曲线长度、网格信息、单 元体信息、节点信息、位置、距离、角度、变量、分区文件、网格报告。
设置：菜单包括常规、求解七、显示、选择、内存、远程、速度、重启、网格 划分。
帮助：启动帮助、启动用户指南、启动使用手册、启动安装指南、有关法律。
(a)几何菜单 几何菜单包括编辑、修改几何图形的功能。 功能及作用： 生成点、生成/修改线、生成/修改面、生成体、修改几何图形、转化图形、删除 点、删除线、删除面、删除体积点及删除实体。 (b)网格菜单 网格菜单包括 ANSYS ICEM CFD 网格工具的模块。 以下按钮可以导入不同 ANSYS ICEM CFD 支持和开发的网格划分模块。 设置全局网格尺寸、设置表面网格尺寸、设置曲线网格尺寸、创建加密区、创建 单元、表面网格、四面体、金字塔、六面体（旧界面）、六面体分区网格及拖拽网 格。 点击这些按钮调用网格工具模块。 (c)块操作菜单 创建块、分割块、合并顶点、编辑块、对应、移动顶点、块转换、编辑边、前期 网格参数、前期网格质量、块检查、删除块。 (d)编辑网格菜单 编辑网格菜单包括高级网格编辑必需的工具：粗化、平滑、合并网格。 通过这个菜单可执行的操作包括： 创建单元、创建中间节点、网格检查、计算和显示质量、平滑全局网格、平滑 六面体网格、修改网格、合并节点、分割网格、移动节点、偏移网格、转化网格、 网格类型转化、调整网格密度、重新编号网格、网格重新自适应、删除中间节点、 删除节点及删除单元。 (e)输出菜单 输出菜单通过装配求解器、写求解器输入文件、启动求解器来控制边界条件的 编辑。输出菜单包括以下几个功能键： 选择求解器、边界条件、编辑参数、写输入文件。 图标功能菜单： 打开工程、保存工程、打开几何文件、打开属性文件（定义在几何体中的边界条 件）、打开块文件、适合窗口、放大、测距离、当地坐标系、刷新。 回退：还原到上一步操作 前进：重返到下一步操作 框架显示：使几何图形显示框架状视图 阴影显示：使几何图形固体（不透明）显示
使用流程cfd的步骤
使用流程cfd的步骤1. 简介在计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）中，使用流程CFD可以帮助工程师对流体流动进行模拟、分析和优化。
本文将介绍CFD的使用流程，包括预处理、求解和后处理等步骤。
2. 步骤概述使用流程CFD可以分为以下几个步骤：1.准备模型和网格：根据待研究的流动问题，准备相应的模型和网格。
模型可以是实际的物理模型或虚拟的几何模型，网格则是对流动区域的离散化表示。
2.设置边界条件：根据问题的特点和要求，为模型的各个边界设置适当的边界条件。
边界条件包括入口条件、出口条件、壁面条件等。
3.选择求解器：根据问题的性质和复杂程度，选择适当的求解器。
求解器是CFD模拟的核心部分，负责计算流动场的数值解。
4.设置物理模型与求解参数：根据流动问题的特性，设置适当的物理模型和求解参数。
物理模型包括流体的运动方程、物理特性等，求解参数包括收敛准则、时间步长等。
5.进行数值计算：利用所选的求解器，进行流场的数值计算。
根据设置的物理模型与求解参数，通过迭代计算得到流动场的数值解。
6.分析和后处理：对计算结果进行分析和后处理，以得到有关流动特性的定量和定性信息。
3. 具体步骤详解3.1 准备模型和网格在CFD模拟中，准备模型和网格是第一步。
模型可以通过计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）软件绘制而成，也可以是实际的物理模型。
网格是对流动区域进行离散化表示的网格结构，可以是结构化网格或非结构化网格。
3.2 设置边界条件设置边界条件是指为模型的各个边界设置适当的条件。
常见的边界条件有入口条件、出口条件、壁面条件等。
入口条件可以是流速、压力等；出口条件可以是压力、流速等；壁面条件可以是壁面摩擦系数、壁面温度等。
3.3 选择求解器CFD求解器可以分为有限体积法（Finite Volume Method，简称FVM）、有限元法（Finite Element Method，简称FEM）等不同类型。
ICEM_CFD基础入门教程操作界面中文
ICEM_CFD基础入门教程操作界面中文ICEM_CFD是一款常用的计算流体力学（CFD）前处理软件，它可以用来进行几何建模、网格生成以及网格质量改进等操作。
本教程将介绍ICEM_CFD软件的基础入门操作界面，并详细说明其主要功能和使用方法。
1.工作窗口：-图层窗口：用于管理不同的几何元素和网格单元。
可以将几何模型和网格分别分配到不同的图层中，便于管理和操作。
2.工具栏：-文件操作：包括新建、打开、保存和导出等文件操作。
-网格操作：包括网格划分、网格改进、网格质量检查和网格参数设置等操作。
-显示选项：可以选择显示几何模型、网格和图层等，方便用户对模型进行观察和分析。
-操作模式：设置不同的操作模式，如选择模式、移动模式、旋转模式和缩放模式等，方便用户进行几何模型和网格的操作和调整。
3.属性窗口：-几何模型属性：可以设置几何模型的名称、颜色和透明度等属性。
-网格生成属性：可以设置网格单元类型、边界条件和网格参数等属性。
-网格质量属性：可以设置网格质量检查和改进的参数和标准。
-显示属性：可以设置几何模型和网格的显示方式、颜色和透明度等属性。
4.建模流程：在ICEM_CFD中，进行建模和网格生成的一般流程如下：-导入CAD几何模型：可以通过导入现有的CAD几何模型文件，如STEP、IGES或者CATIA等文件格式，或者直接在ICEM_CFD中手动创建几何模型。
-网格划分：在几何模型的基础上进行网格划分，可以使用不同的网格划分算法和参数设置，生成合适的网格。
-网格改进：对生成的网格进行质量检查和改进，可以使用网格质量检查工具来查看和修复网格质量问题，并采用网格平滑和网格形变等操作来改进网格质量。
-边界条件设置：在网格上设置边界条件，包括流动边界条件、壁面边界条件和入出口边界条件等。
- 导出网格：将生成的网格导出为适用于CFD计算的文件格式，如ANSYS Fluent、OpenFOAM等格式。
通过上述步骤，可以完成几何建模和网格生成的基本操作和流程。
CFD基础教程
CFD基础教程第1章 CFD 基础计算流体动⼒学(computational fluid dynamics ，CFD)是流体⼒学的⼀个分⽀，它通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关信息，实现了⽤计算机代替试验装置完成“计算试验”，为⼯程技术⼈员提供了实际⼯况模拟仿真的操作平台，已⼴泛应⽤于航空航天、热能动⼒、⼟⽊⽔利、汽车⼯程、铁道、船舶⼯业、化学⼯程、流体机械、环境⼯程等领域。
本章介绍CFD ⼀些重要的基础知识，帮助读者熟悉CFD 的基本理论和基本概念，为计算时设置边界条件、对计算结果进⾏分析与整理提供参考。
1.1 流体⼒学的基本概念1.1.1 流体的连续介质模型流体质点(fluid particle)：⼏何尺⼨同流动空间相⽐是极⼩量，⼜含有⼤量分⼦的微元体。
连续介质(continuum/continuous medium)：质点连续地充满所占空间的流体或固体。
连续介质模型(continuum/continuous medium model)：把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的⼀种连续介质，且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的⼀种假设模型：u =u (t ,x ,y ,z )。
1.1.2 流体的性质1. 惯性惯性(fluid inertia)指流体不受外⼒作⽤时，保持其原有运动状态的属性。
惯性与质量有关，质量越⼤，惯性就越⼤。
单位体积流体的质量称为密度(density)，以r 表⽰，单位为kg/m 3。
对于均质流体，设其体积为V ，质量为m ，则其密度为mV(1-1)对于⾮均质流体，密度随点⽽异。
若取包含某点在内的体积V ，其中质量m ，则该点密度需要⽤极限⽅式表⽰，即0lim V mV(1-2)2. 压缩性作⽤在流体上的压⼒变化可引起流体的体积变化或密度变化，这⼀现象称为流体的可压缩性。
压缩性(compressibility)可⽤体积压缩率k 来量度Fluent ⾼级应⽤与实例分析2d /d /d d V V k p p(1-3) 式中：p 为外部压强。
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自由液面、铸造过程等分析 flow3d
使用经验
流动、传热、燃烧、多相流等分析 UG
Parasolid文件 1、对网格包容性好 1、对网格包容性没有cfx好
Icem
cfx、fluent
cfdpost
cfx
2、全隐耦合求解，收敛性好 3、全隐耦合求解，单步计算慢，但计算总周期短 4、能很快给出正确结果
fluent
2、单步求解较快，但总的求解时间有时慢 3、可以更改的经验参数较多，但需谨慎使用 4、对网格的依赖性较大
case1：基于vof的瞬态两相流，液体从容器中流出 对于自由液面，cfx捕捉的较 精细，可以使用较粗的网格 单步计算慢，但总的计算周 期短，流量守恒性好 case2：晃动 计算较慢，无加速方法 case3：换热 计算结果正确，对网格依赖 性低 对于自由液面，fluent捕捉的较 粗糙，要求使用更密的网格 单步计算快，但总的计算周期 长，当时间步长较大时流量守 恒性不好 可以使用加速迭代技术，加快 计算 对网格要求较高，当网格加密 不合理时，结果不正确
当对于物理问题不熟悉时，用Icem划分网格后，输出msh文 件，用cfx、fluent分别结算，做短时间迭代计算后，cfx可以 尽快给出一个接近收敛结果的正确结果（暂不考虑精度）， 然后分析问题，可能需要更改几何模型、网格文件后，继续 精细话计算。
下一章预告
Icem+fluent简单算例：方管内空气流动
基于使用经验的CFD教程
本文基于丰富的cfd使用经验，出于分享知识，共同进 步，转化知识为生产力的目的而成。 本文力图利用文字将CFD技术表述清楚，但CFD涉及的知 识、技巧实在是太丰富，更多问题，欢迎进一步讨论。
“无他，但手熟尔” “孰能生巧” 熟、巧创造更美好的世界
1、使用经验概述
个人心得 UG、Proe、Solidwork等 几何模型 icem、gridpro、gambit及 ansys、fluent、flow3d等自带 建模功能 icem、gambit、gridpro、 gridgen专业网格划分软件 网格模型 ansys、fluent、flow3d等自带 网格划分功能 cfx、fluent、flow3d等流体分 析软件的计算设置功能 ansys、fluent、flow3d等流体 分析软件的后处理功能
专业建模软件 +网格软件的模型处理功能
CFD 仿真 过程
Icem功能强大，网格 可以供流体、强度分析
计算设置
流动传热：cfx、fluent 自由液面、铸造过程仿真：flow3d
计算结果
推荐ansys12.0 的cfdpost (原cfx的后处理工具)
软件基本比较
流动、传热、燃烧、多相流等分析 UG
经验、建议
流动、传热、燃烧、多相流等分析 UG
Parasolid文件 1、对网格包容性好 1、对网格包容性没有cfx好
Icem
cfx、fluent
cfd收敛性好 3、全隐耦合求解，单步计算慢，但计算总周期短 4、能很快给出正确结果
fluent
2、单步求解较快，但总的求解时间有时慢 3、可以更改的经验参数较多，但需谨慎使用 4、对网格的依赖性较大
Parasolid文件 1、对网格包容性好
Icem
cfx、fluent
cfdpost
cfx 比较
2、全隐耦合求解，收敛性好 3、全隐耦合求解，单步计算慢，但计算总周期短 4、能很快给出正确结果
1、对网格包容性没有cfx好
fluent
2、单步求解较快，但总的求解时间有时慢 3、可以更改的经验参数较多，但需谨慎使用 4、对网格的依赖性较大