《CFD技术介绍》PPT课件.ppt

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1、CFD软件介绍李栋土木工程学院1.CFD软件概述CFD软件是计算流体力学（ComputationalfluidDynamics）软件的简称，是专门用来进行流场分析、流场计算、流场预测的软件。通过CFD软件，可以分析并且显示发生在流场中的现象，在比较短的时间内，能预测模拟对象性能，并通过改变各种参数，达到最佳设计效果。CFD数值模拟，能使我们更加深刻地理解问题产生的机理，为实验提供指导，节省实验所需的人力、物力和时间，并对实验结果的整理和规律的得出起到很好的指导作用。随着计算机硬件和软件技术的发展和数值模拟计算方法的日趋成熟，出现了基于现有

2、流体力学理论的商用CFD软件。商用CFD软件使许多不擅长CFD的其它专业研究人员能够轻松地进行流动数值计算，从而使研究人员从编制繁杂、重复性的程序中解放出来，以更多的精力投入到考虑所计算的流动问题的物理本质、问题的提法、边界（初值）条件和计算结果的合理解释等重要方面，这样最佳地发挥了商用CFD软件开发人员和其它专业研究人员各自的智力优势，为解决实际工程问题开辟了道路。2.CFD软件基本功能CFD不仅可以预测流体流动性质，还可以得到传质（如分离和溶解），传热（导热、对流和热辐射），相变（如凝固和沸腾），化学反映（如燃烧和污染物生成），机械运

3、动（涡轮机），以及相关结构的压力和变形（如风中桅杆的弯曲）等等性质。CFD软件通常有三种基本功能，分别着重用于：前端处理（Preprocessing）计算和结果数据生成（computeanresult）后处理(Postprocessing)前端处理通常要生成计算模型所必需的数据，这一过程通常包括建模、数据录入（或者从cad中导入）、生成网格等；然后，CFD的核心运算器（SOLVER）将根据具体模型完成计算任务，并生成结果数据；后处理过程通常是对生成的结果数据进行组织和诠释，一般以直观可视的图像或动画形式给出来。CFD处理工具有以下一些：用

4、于前处理：Gambit，T—grid，GridPro，GridGen，ICEMCFD等。用于计算分析：Fluend，FIDAP，POLYFLOW等。用于后处理：Ensight，IBMOpenVisualizationExplorer，FieldView，AVS，origin，tecplot。特殊领域的应用：Icepak，Airpak，Mixsim。3.使用CFD软件基本原则要使用CFD，首先明确研究对象性质，建立研究对象物理模型，并在此基础上建立研究对象数学模型；然后将流体流动的物理特性应用到模拟计算模型；最后通过CFD软件输出所需的流体

5、性质。使用CFD软件，至少基于以下三点：通常很难模型化的系统，而CFD分析能够展示别的手段所不能揭示的系统的性质和现象，因为CFD对你的设计提供很强的可视能力；一旦你给定你的问题的参量，CFD能够快速的给出你想要的结果；这样你才有可能在很短的时间内调整你设计的问题的参数，得到最好的优化结果；采用CFD是一种十分经济的做法。由于它的开发周期短，因此能节省大量的人力物力，使产品能更快的进入市场。4.目前最常用的CFD软件分类4.1FLUENTFLUENT是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，在美国的市场占有率为60%，跟流体、热传递、化学反

6、应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。其在石油天然气工业上的应用包括：燃烧、井下分析、喷射控制、环境分析、油气消散/聚积、多相流、管道流体流动等等。4.2CFXCFX是由英国AEA公司开发，是一种实用流体工程分析工具，用于模拟流体流动、传热、多相流、化学反应、燃烧问题。其优势在于处理流动物理现象简单而几何形状复杂的问题。适用于直角/柱面/旋转坐标系，稳态/非稳态流动，瞬态/滑移网格，不可压缩/弱可压缩/可压缩流，浮力流，多相流

7、，非牛顿流体，化学反应，燃烧，NOx生成，辐射，多孔介质及混合传热过程。CFX采用有限元法，自动时间步长控制，SIMPLE算法，代数多网格、ICCG、Line、Stone和BlockStone解法。能有效、精确地表达复杂几何形状，任意连接模块即可构造所需的几何图形。在每一个模块内，网格的生成可以确保迅速、可靠地进行，这种多块式网格允许扩展和变形，例如计算气缸中活塞的运动和自由表面的运动。滑动网格功能允许网格的各部分可以相对滑动或旋转，这种功能可以用于计算牙轮钻头与井壁间流体的相互作用。4.3PHOENICSPhoenics是英国CHAM公

8、司开发的模拟传热、流动、反应、燃烧过程的通用CFD软件，有30多年的历史。网格系统包括：直角、圆柱、曲面（包括非正交和运动网格，但在其VR环境不可以）、多重网格、精密网格。可以对三维稳态或非稳