ANSYS Fluent:计算流体力学软件详解及应用
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更新于2024-08-22
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"主要内容-计算流体力学简介及算例"
计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)是一种利用数值方法解决流体动力学问题的学科,它通过计算机模拟来预测和分析流体流动、传热和化学反应等现象。其中,FLUENT是一款广泛应用的商业CFD软件,由ANSYS公司开发,用于模拟从不可压缩流到高度可压缩流的各种复杂流动场景。
FLUENT的发展历程始于1975年英国谢菲尔德大学的Tempest项目,后来由美国流体技术服务公司Creature在1983年推出了FLUENT软件。随着技术的发展和不断的并购,FLUENT逐渐壮大,特别是在2006年被ANSYS收购后,其功能和应用范围得到了显著扩展,不断更新至各个新版本,如12.0、13.0、14.0、15.0和16.0等。
FLUENT的基本功能与特点包括:
1. **工作流集成**:FLUENT集成在ANSYS Workbench平台下,提供了一个参数化、直观和自动化的仿真流程,使得用户可以方便地进行CAD双向参数连接、几何处理、网格生成、项目级更新以及多场仿真管理。
2. **网格灵活性**:支持多种类型的网格,包括非结构网格,如三角形、四边形、四面体、六面体、棱柱体和多面体,以适应复杂的几何形状,确保对各种流动问题的精确建模。
3. **求解器技术**:FLUENT具备多种求解器,包括压力基求解器(完全分离和耦合)以及密度基求解器(隐式和显式),这些求解器经过验证,既稳定又精确,能处理各种流动问题,如瞬态或稳态、耦合或非耦合等。
4. **物理模型**:FLUENT包含广泛的物理模型,能够模拟各种工业应用中的流动、传热和化学反应,如飞行器空气动力学、燃烧过程、流体-固体相互作用、多相流等,甚至包括内燃机燃烧、气动噪声和旋转机械等特殊领域。
5. **自动化和优化工具**:软件提供了自动化的工作流程和集成的优化工具,使得用户可以便捷地进行参数研究和设计优化,从而提高仿真效率和结果的可靠性。
6. **应用广泛性**:FLUENT的应用范围极其广泛,从航空航天、汽车工业、能源与环境,到生物医学、半导体制造、建筑环境等多个领域都有其身影。
在实际使用中,FLUENT的工作通常涉及以下步骤:导入几何模型、网格划分、设置边界条件、选择合适的物理模型、求解问题、后处理并分析结果。通过这些步骤,工程师和研究人员可以深入理解流动现象,优化设计,减少实验成本,并在产品开发早期阶段就做出更明智的决策。
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