ansys fluent 2020 案例模型
fluent 案例
fluent 案例
- 电池仿真计算：该案例使用Fluent中的电池仿真模块，基于前期实验获取的数据，根据NTGK模型模拟稳定的充放电过程。
计算原理是需要提供不同倍率下的DOD与电压曲线。
- 动网格实例：动网格模型可以用来模拟由于流域边界运动引起流域形状随时间变化的流动情况，如汽车发动机中的气缸运动、阀门的开启与关闭、机翼的运动、飞机投弹等。
- 离心泵空化：利用Fluent中的Mixture多相流模型仿真计算离心泵内的空化情况。
案例描述为离心泵入口总压0.6MPa，出口静压0.2MPa，叶轮旋转速度1200RPM。
流体域内介质为液态水，其在当前工作条件下饱和蒸汽压为3540Pa。
- 板式换热器CFD仿真：本案例在ANSYS2019R3中演示了如何利用Fluent进行板式换热器CFD仿真。
首先在SpaceClaim中建立几何模型，并进行命名边界条件，接着导入Fluent Meshing进行网格划分，然后利用Fluent进行求解，最后在CFD-POST中进行后处理。
这些案例展示了Fluent在不同领域的应用，如果你对其中某个案例感兴趣，可以继续向我提问。
3.6.5 在ANSYS FLUENT中设定湍流模型[共4页]
![3.6.5 在ANSYS FLUENT中设定湍流模型[共4页]](https://img.taocdn.com/s3/m/ad20ce426bec0975f565e23f.png)
FLUENT基础与操作 第 3 章程模型，只有一个湍流输运方程被求解。
k-ε模型相比于Spalart-Allmaras模型需要更多的计算资源，因为作为两方程模型，k-ε模型多求解了一个方程。
可实现k-ε模型的计算资源比标准k-ε模型稍多。
而由于额外的脉动项的处理和高度非线性，RNG k-ε模型的计算资源需求比标准k-ε模型多10%～15%。
与k-ε模型类似，k-ω模型也是两方程模型，其计算资源需求与k-ε模型类似。
相比于k-ε模型和k-ω模型，因为RSM模型需要求解更多数量的输运方程，其需要的内存容量和CPU时间更多。
ANSYS FLUENT运用精心设计的算法，减少了每步迭代所需的CPU时间。
一般而言，ANSYS FLUENT中的RSM模型相比k-ε模型和k-ω模型增加了50%～60%的CPU时间和15%～20%的内存容量。
除了时间，湍流模型的选择也影响FLUENT的计算。
比如标准k-ε模型是专为轻微的扩散设计的，然而RNG k-ε模型是为高张力引起的湍流粘度降低问题而设计的，这就是RNG模型的缺点。
同样，RSM模型需要比k-ε模型和k-ω模型更多的时间，因为它要联合雷诺压力和层流。
3.6.4 壁面函数的选择FLUENT提供了多种壁面函数处理方式，如标准壁面函数法、非平衡壁面函数法和增强壁面处理。
标准壁面函数法利用对数校正法提供了必需的壁面边界条件（对于平衡湍流边界层）。
而非平衡壁面函数法用来改善高压力梯度、分离、再附和滞止等情况下的结果。
标准壁面函数法和非平衡壁面函数法都允许在近壁面区域上使用相对较粗的网格。
对于大多数高雷诺数情况使用标准的或者非平衡的壁面函数（Re > 106）。
增强壁面处理选项把混合边界模型和两层边界模型结合起来，对低雷诺数流动或者复杂近壁面现象很适合，湍流模型在内层上得到了修正。
表3-3所示为壁面处理方法的比较，用户可以根据不同的应用场合选择对应的壁面函数。
表3-3 几种壁面处理方法的比较优点缺点标准壁面函数法应用较多，计算量小，有较高的精度适合高雷诺数流动，对低雷诺数流动问题，有压力梯度、高度蒸腾和大的体积力、低雷诺数和高速三维流动问题不合适非平衡壁面函数法考虑了压力梯度，可以计算分离，再附着以及撞击问题对低雷诺数流动问题，有较强压力梯度、强体积力及强三维性问题不适合增强壁面处理不依赖壁面法则，对于复杂流动，特别是低雷诺数流动很适合要求网格密，因而要求计算机处理时间长，内存大3.6.5 在ANSYS FLUENT中设定湍流模型在FLUENT中设定湍流模型的过程如下。
ANSYS FLUENT 介绍
想起CFD，人们总会想起FLUENT，丰富的物理模型使其应用广泛，从机翼空气流动到熔炉燃烧，从鼓泡塔到玻璃制造，从血液流动到半导体生产，从洁净室到污水处理工厂的设计，另外软件强大的模拟能力还扩展了在旋转机械，气动噪声，内燃机和多相流系统等领域的应用。
今天，全球数以千计的公司得益于FLUENT的这一工程设计与分析软件，它在多物理场方面的模拟能力使其应用范围非常广泛，是目前功能最全的CFD软件。
FLUENT因其用户界面友好，算法健壮，新用户容易上手等优点一直在用户中有着良好的口碑。
长期以来，功能强大的模块，易用性和专业的技术支持所有这些因素使得FLUENT受到企业的青睐。
网格技术，数值技术，并行计算计算网格是任何CFD计算的核心，它通常把计算域划分为几千甚至几百万个单元，在单元上计算并存储求解变量，FLUENT使用非结构化网格技术，这就意味着可以有各种各样的网格单元：二维的四边形和三角形单元，三维的四面体核心单元、六面体核心单元、棱柱和多面体单元。
这些网格可以使用FLUENT的前处理软件GAMBIT自动生成，也可以选择在ICEM CFD工具中生成。
在目前的CFD市场， FLUENT以其在非结构网格的基础上提供丰富物理模型而著称，久经考验的数值算法和鲁棒性极好的求解器保证了计算结果的精度，新的NITA算法大大减少了求解瞬态问题的所需时间，成熟的并行计算能力适用于NT，Linux或Unix平台，而且既适用单机的多处理器又适用网络联接的多台机器。
动态加载平衡功能自动监测并分析并行性能，通过调整各处理器间的网格分配平衡各CPU的计算负载。
湍流和噪声模型FLUENT的湍流模型一直处于商业CFD软件的前沿，它提供的丰富的湍流模型中有经常使用到的湍流模型、针对强旋流和各相异性流的雷诺应力模型等，随着计算机能力的显著提高，FLUENT已经将大涡模拟（LES）纳入其标准模块，并且开发了更加高效的分离涡模型（DES），FLUENT提供的壁面函数和加强壁面处理的方法可以很好地处理壁面附近的流动问题。
CFD湍流模型使用技巧培训
k-kl-w Transition Model (3 eq.) SST Transition Model (4 eq.) 4-Equation v2f Model Reynolds Stress Model Detached Eddy Simulation
DES (Detached Eddy Simulation)
First industrial-strength model for high-Re with LEScontent
Increased complexity (grid sensitivity) due to explicit mix of to modelling concepts
嵌入式大涡模拟
– 可以和DES/SAS模型联用
E-LES: Spatially decaying turbulence
E-LES: Fully developed channel flow
RANS
Re=395
LES
Viscosity ratio on iso-surfaces of
q-criterion (-500)
Correlation based model Reasonably accurate Correlations can be found for many different transition mechanisms (e.g. FSTI, dp/dx, Roughness) Not compatible with 3D flows and unstructured/parallel CFD codes – non-local
fluent理论一—基本流动
1 基本流动本节对ANSYS FLUENT提供的有关流动基本物理模型的数学背景进行了描述。
主要包括以下内容：●ANSYS FLUENT中的物理模型概述●连续方程及动力方程●用户定义标量（UDS）传输方程●周期流动●漩涡及旋转流动●可压缩流动●无粘流动1.1ANSYS中物理模型概述ANSYS FLUENT提供了广泛的对可压缩流动、不可压缩流动、层流及湍流流动问题的模拟能力。
能进行稳态及瞬态流动分析。
在ANSYS FLUENT中，广泛的数学模型，能用于复杂几何结构的传输现象（如热传递及化学反应）中。
例如使用ANSYS FLUENT模拟过程装备中的层流非牛顿流体流动；旋转机械及汽车引擎中的共轭热传递问题；锅炉中的煤粉燃烧；压缩机、泵及风扇中的流动；泡罩塔及流化床中的多相流动等。
为了对工业设备及过程中的流动与传递现象进行模拟，FLUENT提供了大量的有用特性。
包括多孔介质，集总参数（风扇及换热器），周期流动及热传递，旋转及移动参考系模型。
移动参考系模型包括模拟单参考系及多参考系能力。
时间精确的滑移网格方法，对于模拟多级旋转机械问题特别有用。
另外ANSYS FLUENT提供的特别有用的模型为自由表面及多相流动模型，这对于气液、气固、液固及气-液-固流动非常有用。
在这些类型的问题中，除离散相模型（DPM）外，FLUENT还提供了VOF，mixtrue，及欧拉模型。
离散相模拟利用拉格朗日对分散相（如粒子，液滴，气泡等）轨迹进行计算，包括与连续相的耦合计算。
多相流动的例子如明渠流动、喷雾、沉降、分离及气穴等。
健壮及精确的湍流模型是ANSYS FLUENT 模拟的一个至关重要的部分。
湍流模型的提供具有广泛的应用。
同时其还包括对其他物理现象的模拟，例如浮力及可压缩性。
通过使用扩展的壁面函数及区域模拟，对于近壁区域进行精确模拟。
能够模拟大量热传递模式，例如包括或不包括共轭热传递的自然、强制及混合对流模拟。
辐射模型及相关的子模型能够用于燃烧模拟。
ANSYSFLUENT介绍
ANSYSFLUENT介绍想起CFD，⼈们总会想起FLUENT，丰富的物理模型使其应⽤⼴泛，从机翼空⽓流动到熔炉燃烧，从⿎泡塔到玻璃制造，从⾎液流动到半导体⽣产，从洁净室到污⽔处理⼯⼚的设计，另外软件强⼤的模拟能⼒还扩展了在旋转机械，⽓动噪声，内燃机和多相流系统等领域的应⽤。
今天，全球数以千计的公司得益于FLUENT的这⼀⼯程设计与分析软件，它在多物理场⽅⾯的模拟能⼒使其应⽤范围⾮常⼴泛，是⽬前功能最全的CFD软件。
FLUENT因其⽤户界⾯友好，算法健壮，新⽤户容易上⼿等优点⼀直在⽤户中有着良好的⼝碑。
长期以来，功能强⼤的模块，易⽤性和专业的技术⽀持所有这些因素使得FLUENT受到企业的青睐。
⽹格技术，数值技术，并⾏计算计算⽹格是任何CFD计算的核⼼，它通常把计算域划分为⼏千甚⾄⼏百万个单元，在单元上计算并存储求解变量，FLUENT使⽤⾮结构化⽹格技术，这就意味着可以有各种各样的⽹格单元：⼆维的四边形和三⾓形单元，三维的四⾯体核⼼单元、六⾯体核⼼单元、棱柱和多⾯体单元。
这些⽹格可以使⽤FLUENT的前处理软件GAMBIT⾃动⽣成，也可以选择在ICEM CFD⼯具中⽣成。
在⽬前的CFD市场， FLUENT以其在⾮结构⽹格的基础上提供丰富物理模型⽽著称，久经考验的数值算法和鲁棒性极好的求解器保证了计算结果的精度，新的NITA算法⼤⼤减少了求解瞬态问题的所需时间，成熟的并⾏计算能⼒适⽤于NT，Linux或Unix平台，⽽且既适⽤单机的多处理器⼜适⽤⽹络联接的多台机器。
动态加载平衡功能⾃动监测并分析并⾏性能，通过调整各处理器间的⽹格分配平衡各CPU的计算负载。
湍流和噪声模型FLUENT的湍流模型⼀直处于商业CFD软件的前沿，它提供的丰富的湍流模型中有经常使⽤到的湍流模型、针对强旋流和各相异性流的雷诺应⼒模型等，随着计算机能⼒的显著提⾼，FLUENT已经将⼤涡模拟（LES）纳⼊其标准模块，并且开发了更加⾼效的分离涡模型（DES），FLUENT提供的壁⾯函数和加强壁⾯处理的⽅法可以很好地处理壁⾯附近的流动问题。
【ANSYS Fluent培训】8-湍流模型
Reynolds stress models Quadratic pressure-strain RSM model
Stress-omega RSM model Scale-Adaptive Simulation (SAS) model
Detached eddy simulation (DES) mode Large eddy simulation (LES) model
• RSM 对复杂的 3D湍流流动更有效，但是模型更加复杂， 计算强度更大 ， 比涡粘模型更难收敛
2、 RANS 模拟
计算湍流粘性
• 基于量纲分析， μT 能够由 湍流时间尺度 (或速度尺度) 和空间尺度来决 定
• 湍流动能 [L2/T2] • 湍流耗散率 [L2/T3] • 比耗散率 [1/T]
• 为气动领域设计的，包括封闭腔内流动
•
– 可以很好计算有反向压力梯度的边界层流动
•
– 在旋转机械方面应用很广
• 对于有壁面边界空气动力学流动应用较好
• 在有逆压梯度的情况下给出了较好的结果
• 在涡轮机应用中很广泛
• 局限性
•
– 不可用于所有类型的复杂工程流动
•
– 不能预测各向同性湍流的耗散
3、Spalart-Allmaras 模型
Spalart-Allmaras 模型为单方程湍流模型：
湍流粘度：
湍流产生项
Spalart-Allmaras 模型默认常数
3、Spalart-Allmaras 模型
激活Spalart-Allmaras 模型的方法如下： 1）选择粘性模型面板中的 Spalart-Allmaras（1 equ）； 2）选择Spalart-Allmaras模型中产生湍流 方法：Vorticity-Based； Strain/Vorticity-Based； 3）设置模型常数（Model Constants）
Ansys与FLUENT中MHD(Magnetohydrodynamics)模型接口
用户手册目录1 免责声明 (1)2 前言 (2)3 软件概述 (2)3.1 软件简介 (2)3.2 功能特点 (2)4 软件安装 (2)5 软件操作指南 (3)5.1 整体操作流程 (3)5.2 如何得到坐标文件（Coordinate File）和磁场文件（B File） (3)5.3 将坐标与磁场文件导入软件 (6)5.4 设置参数 (6)5.5 计算并得到目标文件（*.mag） (9)5.6 将目标文件导入FLUENT (9)6 帮助 (10)1 免责声明本软件为北京科技大学绿色冶金及冶金过程模拟仿真研究室（Laboratory of Green Process Metallurgy and Modeling，以下称LGPMM）为提供ANSYS与FLUENT中MHD模型的接口而制作，本说明书所载所有内容（包括但不限于文字叙述、图片与其它信息等）均受著作权法及其它智慧财产权法规保护，LGPMM保留一切法律权利，非经LGPMM授权同意使用，此处数据或内容均不得以任何形式予以重制或其它不当侵害。
免责声明本服务及软件乃依其ANSYS模拟结果文件为基础提供FLUENT中MHD所需磁场文件，不提供ANSYS模拟结果之前及FLUENT中MHD加载磁场文件之后之保证。
对于因使用本服务及软件而产生任何损害（包括模拟结果及其权利纠纷之损害），即便本研究室已被告知此类损害之可能，均不负任何责任。
本研究室保留任何时刻修改本用户手册之权利，恕不另行通知。
2 前言本手册是专为ANSYS与FLUENT中MHD（Magnetohydrodynamics）模型接口V2.0用户编写的。
与本手册配套的软件版本为ANSYS与FLUENT中MHD（Magnetohydro-dynamics）模型接口V2.0，手册包含软件的总体介绍及用户操作说明。
3 软件概述3.1 软件简介ANSYS与FLUENT中MHD（Magnetohydrodynamics）模型接口是一款用于仿真模拟的软件，可将ANSYS磁场模拟结果转为FLUENT中MHD模型所需加载的磁场文件（*.mag）。
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【序言】
ANSYS Fluent 2020是一款广泛应用于工程领域的计算流体力学（CFD）软件，具有强大的模拟功能和广泛的应用范围。
本文将介绍ANSYS Fluent 2020在不同领域的具体案例模型，通过这些案例模型的分析，可以更好地了解如何在实际工程中应用ANSYS Fluent 2020进行流体力学模拟。
【一、航空航天领域】
1.1 飞机机翼气动特性模拟
在航空航天领域，飞机的气动特性对飞行性能具有重要影响。
使用ANSYS Fluent 2020可以建立飞机机翼的流体力学模型，通过对气流在机翼表面的流动状况进行模拟，可以分析机翼的升力、阻力和气动效率等重要参数。
1.2 空气动力学仿真
除了飞机机翼，ANSYS Fluent 2020还可用于模拟飞机的整机空气动力学特性。
通过建立飞机外形的三维流体力学模型，可以分析飞机在不同飞行状态下的气动效应，从而为飞机设计和改进提供重要的参考数据。
【二、汽车工程领域】
2.1 汽车车身空气动力学仿真
在汽车工程领域，ANSYS Fluent 2020可以用于模拟汽车车身的空气动力学特性。
通过建立汽车外形的流体力学模型，可以分析汽车在行
驶过程中的空气阻力、升力和气动噪音等问题，为汽车设计优化提供
科学依据。
2.2 发动机流场模拟
除了汽车车身，ANSYS Fluent 2020还可用于模拟内燃机的燃烧过程和排气流场。
通过对发动机内部流动的数值模拟，可以优化燃烧过程、提高发动机效率，同时减少尾气排放和噪音产生。
【三、能源与环境领域】
3.1 风力发电机叶片流场模拟
在风能领域，ANSYS Fluent 2020可用于模拟风力发电机叶片的流场特性。
通过对叶片表面气流的详细分析，可以优化叶片设计，提高风
力发电机的转化效率，减少杂音和振动。
3.2 污染物扩散模拟
在环境保护领域，ANSYS Fluent 2020可以用于模拟大气污染物的扩散情况。
通过建立城市或工业区域的空气流动模型，可以预测污染物的扩散范围和浓度分布，为环境评估和污染防治提供科学依据。
【四、化工与制造领域】
4.1 反应器内流体场模拟
在化工工程领域，ANSYS Fluent 2020可用于模拟反应器内部的流体场特性。
通过对反应器内部流动和传热过程的数值模拟，可以优化反应器的结构和操作条件，提高生产效率，减少能源消耗和环境污染。
4.2 金属熔化与凝固模拟
在制造领域，ANSYS Fluent 2020可以用于模拟金属熔化与凝固过程的热流和传热特性。
通过对金属熔化与凝固过程的数值模拟，可以优化材料成形工艺，提高制造质量和生产效率。
【五、总结】
以上仅是ANSYS Fluent 2020在不同领域的部分案例模型，实际上，ANSYS Fluent 2020在工程实践中的应用场景非常广泛，涉及航空航天、汽车工程、能源与环境、化工与制造等众多领域。
通过对这些案
例模型的分析和研究，可以更好地理解ANSYS Fluent 2020的模拟原理和工程应用方法，为工程实践提供有力的支持和指导。
相信随着工
程技术的不断发展和创新，ANSYS Fluent 2020在工程领域将发挥越来越重要的作用，为各行业的工程师和研究人员提供更加强大的模拟
工具和技术支持。
本文将延续对ANSYS Fluent 2020的应用领域进行探讨，进一步分析其在航空航天、汽车工程、能源与环境、化工与制
造等领域的具体应用案例，以及在工程实践中的作用和发展前景。
【一、航空航天领域】
在航空航天领域，ANSYS Fluent 2020广泛应用于飞机气动特性模拟、飞机发动机性能分析、飞机外形优化等方面。
利用ANSYS Fluent 2020可以对飞机机翼的气动特性进行模拟分析，从而优化机翼结构，提高飞行性能和燃油效率。
通过对飞机发动机内部流场的数值模拟，
可以优化燃烧过程，提高发动机的效率和可靠性。
还可以利用ANSYS Fluent 2020对航天器的气动性能进行模拟分析，为航天器的设计和改进提供重要的参考数据。
在航天器重入大气层的
过程中，需要考虑气动热效应和空气阻力对航天器的影响。
利用ANSYS Fluent 2020可以对这些影响进行模拟分析，为航天器的热防
护和气动设计提供科学依据。
【二、汽车工程领域】
在汽车工程领域，ANSYS Fluent 2020的应用也非常广泛，包括汽车车身空气动力学仿真、发动机流场模拟、汽车零部件流体力学分析等
方面。
在汽车车身空气动力学仿真中，可以利用ANSYS Fluent 2020对汽车车身的空气动力学特性进行模拟分析，为汽车的设计优化提供
科学依据。
还可以利用ANSYS Fluent 2020对汽车发动机内部流场进行模拟分析，优化燃烧过程，提高发动机的功率输出和燃油效率。
还可以利用ANSYS Fluent 2020对汽车的制动系统、空调系统、冷却系统等零部件进行流体力学分析，提高汽车的性能和安全性。
【三、能源与环境领域】
在能源领域，ANSYS Fluent 2020可以用于风力发电机叶片流场模拟、风力场建模、太阳能光伏电池模拟等方面。
在风力发电领域，可以利
用ANSYS Fluent 2020对风力发电机叶片的流场特性进行模拟分析，优化叶片设计，提高风力发电机的转化效率。
在环境保护领域，可以利用ANSYS Fluent 2020对大气污染物的扩散
情况进行模拟分析，为城市环境评估和污染防治提供科学依据。
还可
以利用ANSYS Fluent 2020对水力发电站的水流特性进行模拟分析，优化水轮机的设计和运行参数，提高水力发电的效率和可靠性。
【四、化工与制造领域】
在化工领域，ANSYS Fluent 2020可以用于反应器内流体场模拟、化工装置流体力学分析、多相流模拟等方面。
在反应器内流体场模拟中，可以利用ANSYS Fluent 2020对化工反应器内部流动和传热过程进行模拟分析，优化反应器的结构和操作条件，提高化工生产的效率和安
全性。
在金属制造领域，可以利用ANSYS Fluent 2020对金属熔化与凝固过程进行模拟分析，优化材料成形工艺，提高制造质量和生产效率。
还
可以利用ANSYS Fluent 2020对3D打印过程的流体力学特性进行模拟分析，优化打印工艺参数，提高3D打印制造的质量和速度。
【五、总结】
ANSYS Fluent 2020作为一款功能强大的计算流体力学（CFD）软件，在航空航天、汽车工程、能源与环境、化工与制造等领域具有广泛的
应用前景。
通过对其在不同领域的具体应用案例进行深入分析和研究，可以更好地了解其模拟原理和工程应用方法，为工程实践提供有力的
支持和指导。
相信随着工程技术的不断发展和创新，ANSYS Fluent 2020在工程领域将发挥越来越重要的作用，为各行业的工程师和研究人员提供更加强大的模拟工具和技术支持。