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计算流体动力学(简称CFD,Computational Fluid Dynamics)是流体力学的一个分支。CFD是近代流体力学,数值数学和计算机科学结合的产物,是一门具有强大生命力的交叉科学。它以电子计算机为工具,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。常用CFD软件有fluent、CFX、FLOEFD等。学习任何一款软件初期都不要管这款软件的背景和理论,我们所需要做的就是不断做实例,先做十几个再说。刚开始可能会有很多困惑,后面困惑也会越来越多,不过没关系,继续做下去,只需模仿再模仿。每个实例可以多做几遍,直到放开资料也能做,慢慢的界面就很熟悉了。在这个过程中可以把自己的疑惑记录下来。下一步就是针对性的练习,一般是根据自己所处的工程环境去练习。CFD仿真分析一般包括以下内容1、 常规的流体计算。比如说考察流场分布、升阻力变化等。这里面可能会涉及到层流和湍流的问题。初学者需要找本流体力学的书去了解些基础理论知识2、 传热计算。虽然现实世界中传热现象无处不在,但是在一些可简化的等温情况下也并非一定要计算传热。如何需要计算最好先了解传热学的基础理论,否则连自己要算什么都不知道。一些特殊的物理现象必须考虑传热,比如相变、燃烧、可压缩流动等3、 多相流计算。如果计算模型中存在多种流体,则可能会涉及多相流。4、 组分扩散计算。一般包括组分扩散和化学反应过程5、 其他的一些物理现象。不同的物理现象背后都有基础理论,要想将CFD软件应用到自己的项目中,只会操作还不够,需要掌握这些流体理论。CFD学习经验总结你需要注意的1、 CFD软件属于工具是拿来解决具体问题的,不必在乎内部细节如果你是做工程项目的,最好把CFD作为工具,无需花费精力去关注细节,除非你是从事CFD理论研究的2、 流体力学是基础,学习计算流体力学性价比不高计算流体力学能够帮助我们更好的使用CFD软件,但是学习计算流体力学却要花费我们很多时间,性价比不高,学习流体力学可以帮助我们更好的理解物理现象,有助于使用CFD3、 计算前所有的模型参数需要校验在计算前所有的模型参数需要校验,否则大量的系统默认参数会影响计算结果。4、 模型引起的误差远比网格引起的误差大选错了模型设错了边界条件和初始条件可能会出现错误的计算结果,但是单纯的网格质量好坏一般只会影响计算的精度和收敛性5、 计算结果需要和实验数据比较软件的计算结果受很多因素影响,我们需要和实验数据比较,否则可能自己都不信。6、 收敛的结果不一定正确,但是不收敛的结果一定是错误的收敛是必要的,不管是稳态计算还是瞬态计算。7、 简化模型往往比扩充硬件更有效深入了解模型后对模型简化可以极大降低计算资源,这往往比扩充硬件更有效,土豪除外。CFD软件,你要知道1、 CFD软件附带的文档是最好的参考资料没有人比软件设计者更了解如何使用软件2、 从工程入手比从理论入手快很多找一个实际工程项目,自己独立去完成,当项目完成的时候,你会发现自己的CFD仿真技术已经提高了很多。如果你从理论入手,你会发现很枯燥无味,时间长了你会丧失继续学习的信心。3、 一般情况下软件是可以信任的成熟的商业软件通常都是经过严格的测试,要是有问题,也不是一个初学者能发现的。4、 软件不会知道你要做什么不要妄想软件能理解你的意图,软件知识将人们提供的数据按指定的规则进行加工而已。前处理,你需要知道1、 完全保留几何细节的模型并不一定是好模型复杂的工程模型需要对几何进行处理,保留所有的原始细节可能会导致网格数量激增和网格质量下降2、 完全均匀的网格一般不是好网格好的网格一定是有密有疏,否则太耗费计算资源3、 影响计算的是网格质量不是网格形状网格形状不会影响计算收敛性和计算精度。4、 大多数求解器支持的是非结构网格,只有少数支持结构网格目前以及很难找到支持结构网格的求解器了。这里的非结构网格与结构网格指的是网格存储形式,而非网格形状,四边形和六面体同样可以是非结构网格。CFD计算结果,你需要知道1、 计算结果是否正确需要人工判断软件只会根据你提供的数据和模型按设定好的程序计算,计算的结果都是正确的,最终结果是否正确需要结合试验数据判断。2、 数据往往比图形更有说服力CFD软件可以输出各种图片,大多数情况下图片只是点缀,真正有用的还是数据3、 计算结果用的好不好,取决于你的理论功底要想用好CFD计算数据,你必须对物理现象有充分的认识,软件操作的熟练程度对CFD数据的利用没有任何作用。
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