ANSYS_FLUENT中文培训教材4
Ansys培训4-AWE作业ds-ws04-2.
注意, 最后两个结果被限制在压力冒上. 这有利于响 应分离.
作业4.2 – 求解
20. “OK” 弱弹簧信息.
–
Training Manual
ANSYS Workbench - DesignModeler
注意: 由于压力冒仅使用了无摩擦接触和受压支撑约束。弱弹簧被 施加来防止刚体位移.
20
轴对称备注: 1. 2. 根据轴对称的要求，模型完全位于 +X 空间， Y 轴为旋转轴. 轴对称假设模型是一个完整的360 度模型，因此在X方向不需要约束.
作业 4.2 – 前处理
4. “Pressure Cap”的Details View中设定材料为 “Stainless Steel”.
Training Manual
ANSYS Workbench - DesignModeler
4
作业 4.2 – 接触
•
Training Manual
Байду номын сангаас
ANSYS Workbench - DesignModeler
Training Manual
ANSYS Workbench - DesignModeler
• 选择 “Geometry > From File . . . “ 然后输入 “Axisym_pressure_2D.x_t”.
作业 4.2 – 前处理
1. 设定系统单位制为mm 系统.
– “Units > Metric (mm, Kg, MPa, C, s)”. 1
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Training Manual
ANSYS Workbench - DesignModeler
10
12
作业 4.2 –加载和约束
ANSYSFLUENT培训教材之求解器设置
Calculate a solution
Modify solution parameters or grid
Check for convergence
Yes
No
Check for accuracy
No
Yes Stop
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求解器选择
中有两种求解器 – 压力基和密 度基。
求解过程概览
求解参数 选择求解器 离散格式 初始条件 收敛 监测收敛过程 稳定性 设置松弛因子 设置 加速收敛 精度 网格无关性 自适应网格
Set the solution parameters
Initialize the solution
Enable the solution monitors of interest
启动 初始化 压力基求解器: 密度基求解器: 当选择密度基求解器后在 里可见
在粗网格上用多重网格求解 通过 命令来设置
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培训教材 第四节：求解器设置
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概要
使用求解器（求解过程概览） 设置求解器参数 收敛 定义 监测 稳定性 加速收敛 精度 网格无关性 网格自适应 非稳态流模拟（后续章节中介绍） 非稳态流问题设置 非稳态流模型选择 总结 附录
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初始化
要求所有的求解变量有初始 值
更真实的初值能提高收敛稳 定性，加速收敛过程.
有些情况需要一个好的初值
在特定区域对特定变量单独 赋值
2024版年度ANSYSFLUENT培训教材UDF
THANKS
感谢观看
2024/2/2
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后处理功能增强
UDF可以用于后处理过程中，提 取流场数据并进行自定义处理。
5
编程环境与语言基础
编程环境
UDF的编写通常在ANSYS FLUENT提供的集成开发环境中进行，该环境支持C语言编程。
语言基础
UDF的编写需要具备一定的C语言基础，包括变量定义、控制结构、函数调用等方面的 知识。
2024/2/2
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对比分析不同场景下性能表现
对比不同UDF之间的性能差异
通过对比不同UDF在同一场景下的性能表现，可以分析出各自的优势和不足，为后续的 优化和改进提供方向。
分析不同场景对UDF性能的影响
通过改变场景参数，如网格数量、时间步长等，可以分析出这些参数变化对UDF性能的 影响规律和趋势。
2024/2/2
多相流模拟
化学反应模拟
在多相流模拟中，UDF可以用于定义相间作 用力、相变过程等复杂现象。
对于涉及化学反应的流动问题，UDF可以用 于定义化学反应速率、物质输运等过程。
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02
UDF编程入门与实践
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8
准备工作与设置
1
安装ANSYS Fluent软件，并确认软件版本与 UDF兼容性。
燃烧模拟
通过UDF定义燃烧反应中的化学动 力学模型，模拟燃烧过程中的温度 场、浓度场和流场分布，分析燃烧 效率和污染物排放等。
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拓展应用：多相流、化学反应等
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多相流模拟 通过UDF可以方便地定义多相流模型中的相间作用力、相 变等物理现象，模拟多相流体的混合、分离和传输过程。
化学反应模拟 UDF可以定义化学反应中的反应速率、反应热等参数，模 拟化学反应过程中的物质转化和能量传递现象。此外，还 可以模拟催化剂对化学反应的影响等。
fluent培训资料.doc
第一章Fluent 软件的介绍fluent 软件的组成：软件功能介绍：GAMBIT 专用的CFD 前置处理器(几何/网格生成) Fluent4.5 基于结构化网格的通用CFD 求解器 Fluent6.0 基于非结构化网格的通用CFD 求解器 Fidap 基于有限元方法的通用CFD 求解器 Polyflow 针对粘弹性流动的专用CFD 求解器 Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD 软件 Icepak专用的热控分析CFD 软件软件安装步骤：step 1: 首先安装exceed软件，推荐是exceed6.2版本，再装exceed3d,按提示步骤完成即可，提问设定密码等，可忽略或随便填写。
step 2: 点击gambit文件夹的setup.exe，按步骤安装；step 3: FLUENT和GAMBIT需要把相应license.dat文件拷贝到FLUENT.INC/license目录下；step 4：安装完之后，把x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\gambit.exe命令符拖到桌面（x为安装的盘符）；step 5: 点击fluent源文件夹的setup.exe，按步骤安装；step 6: 从程序里找到fluent应用程序，发到桌面上。
注：安装可能出现的几个问题：1.出错信息“unable find/open license.dat"，第三步没执行；2.gambit在使用过程中出现非正常退出时可能会产生*.lok文件，下次使用不能打开该工作文件时，进入x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\，把*.lok文件删除即可；3.安装好FLUENT和GAMBIT最好设置一下用户默认路径，推荐设置办法，在非系统分区建一个目录，如d:\usersa） win2k用户在控制面板－用户和密码－高级－高级，在使用fluent用户的配置文件修改本地路径为d:\users，重起到该用户运行命令提示符，检查用户路径是否修改；b） xp用户，把命令提示符发送到桌面快捷方式，右键单击命令提示符快捷方式在快捷方式－起始位置加入D:\users,重起检查。
ANSYS 基础培训教程 Day4-2
Powerdynamics PCG 求解器 法 缩减法 波前求解器
2-18
模态分析
C. 步骤
模态分析中的四个主要步骤： • • • 建模 选择分析类型和分析选项 施加边界条件并求解
培训手册
DYNAMICS 6.0
•
评价结果
2-19
模态分析步骤
建模
• 必须定义密度！
培训手册
DYNAMICS 6.0
• •
培训手册
DYNAMICS 6.0
模态提取 是用来描述特征值和特征向量计算的术语。 模态扩展有两重含义。对于缩减法，模态扩展是从缩减模态形式计算全
模态形式；对于其它的方法，模态扩展仅仅是表示把模态形式写入结果 文件。
2-7
模态分析 – 术语和概念
模态提取法
• 在ANSYS中有以下几种模态提取方法：
… 施加边界条件和求解
位移约束（接上页）：
培训手册
DYNAMICS 6.0
2-30
对于一个平板中心开孔的模型，全部模型和四分之一模型的最小非零振动频率如 下所示。对于反对称工况，由于ROTX沿对称边界上非零，所以它丢失了 53Hz 的 模态形状
模态分析步骤
… 施加边界条件和求解
求解： • • 通常采用一个载荷步 为了研究不同位移约束的效果，可以采用多载荷 步（例如，对称边界条件采用一个载荷步，反对 称边界条件采用另一个载荷步）
• 阻尼：
– 阻尼仅在选用阻尼模态提取法时使用 – 可以使用阻尼系数阻尼和阻尼 – 对BEAM4 和 PIPE16 单元，允许使用陀螺阻尼
•
QR 阻尼
– 各种阻尼都允许
2-26
模态分析步骤
施加边界条件和求解
ANSYS_Workbench安世亚太中文培训资料
动力学分析简介M1-1M1-2动力学第一节: 定义和目的什么是动力学分析?•动力学分析是用来确定惯性（质量效应）和阻尼起重要作用时的结构或构件动力学特性的技术。
•“动力学特性”可能指的是下面的一种或几种类型:–振动特性-（结构振动方式和振动频率）–随时间变化载荷的效应（例如：对结构位移和应力的效应）–周期（振动）或随机载荷的效应M1-3总之，动力学分析有下列类型：Courtesy: NASA动力学动力学分析类型（接上页）•模态分析---确定结构的振动特性•瞬态动力学分析---计算结构对随时间变化载荷的响应•谐响应分析---确定结构对稳态简谐载荷的响应•谱分析---确定结构对地震载荷的响应•随机振动分析---确定结构对随机震动的影响M1-4动力学第三节: 基本概念和术语•通用运动方程•求解方法•建模要考虑的因素•质量矩阵•阻尼M1-5动力学-基本概念和术语运动方程•通用运动方程如下：[]{}[]{}[]{}(){}t F u K u C uM =++ •不同分析类型对应求解不同形式的方程–模态分析：设定F （t ）为零，而矩阵[C] 通常被忽略；–谐响应分析：假设F （t ）和u （t ）都为谐函数，例如Xsin （ωt ），其中，X 是振幅，ω是单位为弧度/秒的频率；–瞬间动态分析：方程保持上述的形式。
其中:[M]= 结构质量矩阵[C]= 结构阻尼矩阵[K]= 结构刚度矩阵{F}= 随时间变化的载荷函数{u}= 节点位移矢量{ů}= 节点速度矢量{ü}= 节点加速度矢量M1-6动力学-基本概念和术语求解方法如何求解通用运动方程?•两种主要方法：–模态叠加法–直接积分法M1-7动力学-基本概念和术语求解方法（接上页）直接积分法•直接求解运动方程•在谐响应分析中，因为载荷和响应都假定为谐函数，所以运动方程是以干扰力频率的函数而不是时间的函数的形式写出并求解的•对于瞬态动力学，运动方程保持为时间的函数，并且可以通过显式或隐式的方法求解模态叠加法•确定结构的固有频率和模态，乘以正则化坐标，然后加起来用以计算位移解•可以用来处理瞬态动力学分析和谐响应分析•详见后面相关章节M1-8动力学-基本概念和术语求解方法（接上页）显式求解方法•也称为闭式求解法或预测求解法•不需要计算矩阵的逆•可轻松处理非线性问题（无收敛问题）•积分时间步Δt 必须很小，但求解速度很快（没有收敛问题）•对于短时间的瞬态分析有效，如用于波的传播，冲击载荷和高度非线性问题•当前时间点的位移{u}t 由包含时间点t-1的方程推导出来•有条件稳定: 如果Δt 超过结构最小周期的确定百分数,计算位移和速度将无限增加•ANSYS-LS/DYNA 就是使用这种方法，此处不作介绍隐式求解法•也称为开式求解法或修正求解法•要求矩阵的逆•非线性要求平衡迭代（存在收敛问题）•积分时间步Δt 可以较大，但因为有收敛问题而受到限制•除了Δt 必须很小的问题以外，对大多数问题都是有效的•当前时间点的位移{u}t 由包含时间点t 的方程推导出来•无条件稳定: Δt 的大小仅仅受精度条件控制, 无稳定性。
ANSYS+ICEM-CFD 中文入门教材
allows the user to create custom subsets; the careful display of
which allows a great deal of control in the mesh operations.
. Display Subset: This toggle button allows you to define subset
prescribed points
. Triangular surface meshes as geometry definition
B-Spline曲线和曲面
当B-spline曲线和曲面输入后，采用线段和三角形对曲面和曲线进
行近似，并在预先规定的点上设置顶点。
B-Spline曲线允许Tetra 处理表面上的间断。如果在表面的边
界上没有定义曲线，Tetra划分的三角形会自由的越过间断。
而预先规定的点会使得它认出曲线上尖锐的拐弯。 Tetra 中
有工具来自动的在尖锐的特征上获取点和曲线。
三角形表面网格
对于三角形表面网格，关键点和曲线能够自动的被识别。虽然Tetra
生成的网格上的节点不完全和原始的网格重合，但是它会符合模
The File Menu
The File menu 包含
. Open, Save, Save as, Close, Quit, Project dir, Tetin file,
Domain file, B.C file, Import geo, Export geo, Options, Utilities,
P-Cube
按不同的按钮会调用不同的模块。
ANSYS_培训教程(全)
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
– –
例如：螺线管制动器、电动机、变压器 磁场分析中考虑的物理量是：磁通量密度、磁场密度、 磁力和磁力矩、阻抗、电感、涡流、能耗及磁通量泄漏 等。
January 30, 2001 Inventory #001441 TOC-20
January 30, 2001 Inventory #001441 TOC-6
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
入门
培训材料
• 您手中的培训手册是这一幻灯片的原样拷贝本。
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
–
然而，对该问题还没有一个容易的解决方案。这完全 依赖于你所模拟的对象和模拟所采用的方式。但是， 我们将尽力通过这次培训为你提供指南。
实际系统
有限元模型
January 30, 2001 Inventory #001441 TOC-11
有限元分析与ANSYS
... 什么是有限元分析?
为什么需要有限元分析？ • • • 减少模型试验的数量
January 30, 2001 Inventory #001441 TOC-14
有限元分析与ANSYS
…关于ANSYS
ANSYS/ Professional
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
ANSYS/ Mechanical
ANSYS/ Multiphysics
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
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Source terms
Repeat
Solve U-Momentum
Solve V-Momentum
Solve W-Momentum
Solve Mass Continuity; Update Velocity
Source terms
Solve Mass & Momentum
Solve Mass, Momentum,
Source terms
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UDF 数据结构 (1)
▪ 在UDF中，体域和面域通过Thread数据类型获得 ▪ Thread 是 FLUENT 定义的数据类型
Domain Cell
Boundary (face thread or zone)
ANSYS FLUENT 培训教材 第七节：UDF
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概要
FLUENT UDF简介 FLUENT 数据结构和宏 两个例子 UDF 支持
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简介
F_PROFILE 宏在面 f上施加 速度分量
代码以文本文件保存
inlet_bc.c
Header file “udf.h” must be included at the top of the program by the #include command
#include "udf.h" DEFINE_PROFILE(x_velocity,thread,nv) {
pointer c: a cell thread variable f: a face thread variable
end_c_loop (c,t)
– 对面thread中所有面循环
begin_f_loop(f, f_thread)
{…}
end_f_loop(f, f_thread)
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什么是UDF?
– UDF 是用户自己用C语言写的一个函数，可以和FLUENT动态链接
• 标准C 函数
▪ 三角函数，指数，控制块，Do循环，文件读入/输出等
• 预定义宏
▪ 允许获得流场变量，材料属性，单元几何信息及其他
为什么使用 UDFs?
– 标准的界面不能编程模拟所有需求:
• 定制边界条件，源项，反应速率，材料属性等
UDF 数据结构(2)
cell_t 声明了识别单元的整型数据类型
face_t声明了识别面的整型数据类型
Type
Domain Thread cell_t face_t Node
Variable
*d; *t; c; f; *node;
Meaning of the declaration
d is a pointer to domain thread t is a pointer to thread c is cell thread variable f is a face thread variable node is a pointer to a node.
– 所有的UDFs 以 DEFINE_ 宏开始
– x_velocity 将在 GUI中 出现
– thread 和 nv DEFINE_PROFILE 宏的参 数， 分别用来识别域和变量
– begin_f_loop宏通过 thread指针，对所有的面f 循环
F_CENTROID宏赋单元位置向 量给 x[]
例子 – 抛物线分布的速度入口
在二维弯管入口施加抛物线分布的速度 x 方向的速度定义为
需要通过宏获得入口的中心点， 通过另外一个宏赋予速度条件
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第1步 – 准备源代码
DEFINE_PROFILE 宏允许定 义x_velocity函数
UDF中的循环宏
几个经常用到的循环宏为:
– 对域d中所有单元thread循环:
thread_loop_c(ct,d) { }
– 对域d中所有面thread循环: thread_loop_f(ft,d) { }
– 对thread t中所有单元循环： begin_c_loop(c, t) {…}
d: a domain pointer ct, t: a cell thread pointer ft,f_thread: a face thread
Fluid (cell thread or zone)
Domain
Cell Thread
face Thread
Cells
Faces
▪ 为了在thread (zone)中获得数据，我们需要提供正确的指针，并 使用循环宏获得thread中的每个成员(cell or face)
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Fluid cell-thread (control-volume ensemble)
Nodes
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Boundary face-thread (boundarห้องสมุดไป่ตู้-face ensemble)
Internal face-thread (internal-face ensemble) associated with cell-threads
• 定制物理模型
• 用户提供的模型方程
• 调整函数
• 执行和需求函数
• 初始化
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可以使用UDF的位置
Segregated
PBCS
DBCS
Initialize
UserBegin Loop defined
ADJUST
Solver?
User Defined INITIALIZE
Energy, Species
Source terms
Exit Loop Check Convergence
Solve Energy
Update Properties
Solve Species
User-Defined Properties User-Defined BCs
Solve Turbulence Equation(s) Solve Other Transport Equations as required