ansys中常遇到的问题(你理解的CFD都错了)(1)

ANSYS CFD之内功修炼

学习CFD至今已经有些年头了,从接触CFD开始,一直都是浑浑噩噩的学者,却从未想过去总结归纳。

但是我发现很多人其实并不明白什么是CFD,他们想当然的以为CFD就是Fluent、CFX、Star-CD之类的软件。这从一开始就走入了误区,导致他们将巨量的时间都耗费在这些软件的学习上。到最后,碰到实际问题依然茫然不知所措,依旧不知道采用CFD的目的。很多时候我们根本就不曾考虑到这些,不管你会不会流体,不管你的力学数学背景有没有,软件总能给予人们漂亮的结果,至于计算结果的合理性及有效性则很少有人去深究。

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FLUENT

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CFX

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Star-CD

上面提到很多人不知道CFD的真正内涵,其实我自己也不是非常的明白,但是至少我明白了CFD与CFD软件之间的区别。CFD是计算流体动力学的英文简称,C是计算computational的第一个字母,F为fluid的首字母,D则为dynamic的首字母。我们将这三个字母拿出来逐个分析,则会对CFD的理解更深一些。

C 首先是computational,英文意思为“计算的”。从这个词我们第一反应就是数值计算。恩,就是数值计算。那么数值计算涉及哪些内容呢?最基本的就是算法了,当然还得包含算法的稳定性、收敛性及误差分析等内容。这些研究内容都被深深地藏在CFD软件中,用户很少能进行干涉。

F 然后是fluid,这个词直译为“流体”,也可以翻译为流动。试问有多少人能够准确的说出流体的概念。经常有人在群里问我,某某固体颗粒应当定义为流体还是定义为固体。我都不知道该如何去回答。其实流体是一个相对于空间尺度来讲的概念。常见的流体有气体和液体。但是气体和液体是不是一定是流体呢,也不一定。在一个非常小的空间尺度,比如说分子水平,我们当然不能将气体或液体分子当作流体。还有就是浓度,在浓度非常稀薄的区域,我们也不能将其当作流体。固体呢,在一些场合我们是可以当作流体的,比如说粉尘,比如说泥石流中的石块,都可以当作流体。CFD是研究流体的,所以,是不可能包含固体壁面的变形计算的,涉及到固体的CFD能做的大概也就是热传导了。

D 再说dynamic,英文意思为“动态的,动力的”。这个就有点意思了,CFD计算的是运动的流体或者说是流体的运动。静止的是没有办法计算的。当然现在的一些CFD软件也包含了静止流体的计算。那就不属于CFD的研究范围了。

好了,谈完了CFD的定义,现在该谈一下CFD到底该如何去学习。

CFD的学习至少应该包含以下几个内容:

(1)数值计算方法。这个在工科研究生阶段基本上都是必修课。其中的差分、插值、线性方程组求解、误差分析等概念都非常的重要。

(2)流体力学。这个是基础中的基础,直接影响到数值模型的建立以及计算结果的准确解读。很多人没学过流体力学,读了本计算流体力学的书,看过几篇CFD软件使用说明就到处和别人吹嘘,什么湍流模型啊,什么动网格啊,什么y 的。

(3)计算流体力学。这门学科其实就是上面两个的综合,并不是必须要学习的,但是学了一定会有收获的。

等将上面三方面的内容都学好了,CFD软件的使用也就是小case了。只有具有深厚的内功,使用起任何工具都将是信手拈来,到时候你遇到各种不同的工程问题,你会发现,这些问题,so easy!

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