CFD介绍-刘霞.ppt

Y型气化炉炉内热态过程模拟 模拟计算结果及分析 温度场 分布 温度分布趋势基本一致，炉膛中心温度最高；随着顶喷速度增加，炉内温度场下部炉膛温度增加明显，炉膛整体温度分布更加均匀。 * Y型气化炉炉内热态过程模拟 湍流强 度分布 湍流分布趋势基本一致，炉内轴线两侧湍流强度最大；随着顶喷速度增加，炉内整体湍流强度增加。 * Y型气化炉炉内热态过程模拟 速度矢量分布 速度分布趋势基本一致，炉膛轴线最高；随着顶喷速度增加，炉内中心炉膛出部分粒子速度过大，在炉膛内停留时间短，可能引起粒子炉内短路现象。 * Y型气化炉炉内热态过程模拟 产物浓度分布 产物浓度分布趋势基本一致；随着顶喷速度增加，炉内产物浓度增加，分布更加均匀。 * * CFD 软件介绍——Fluent的应用 刘 霞 2012.11.28 * 主要内容 CFD基础 应用 发展历史 基本功能 基本方程 FLUENT结构 GIMBIT软件 FLUENT软件 题例 * 概念 CFD是Computational Fluid Dynamics的缩写，即计算流体力学 。 CFD通过计算机进行数值模拟，分析流体流动和传热等物理现象。通过CFD技术，我们可以利用计算机分析并显示流场中的现象。 自1981年来，出现了FLUENT、 CFX、 STAR-CD、 FIDAP和PHOENICS等CFD软件。 * 广泛应用 CFD技术广泛应用于航天设计、汽车设计、生物医学工业、化工处理工业、涡轮机设计、半导体设计、等诸多工程领域 。 航空航天器的气动分析 汽车外部流场及内部环境的分析 * 船舶航行流动分析 广泛应用 发动机模拟及燃烧分析 * 旋转机械流到流动分析 化工容器的流固耦合分析 建筑物的饶流及受力分析 广泛应用 * 发展历程 1975年 谢菲尔德大学（UK）开发了Tempest 1983年 美国的流体技术服务公司creature推出fluent 1988年 Fluent Inc.成立 1995年 收购最大对手FDI公司（ FIDAP ） 1997年 收购Polyflow公司（粘弹性和聚合物流动模拟） 2006年 被ANSYS收购 在被ANSYS收购后为6.3版本 2009年6月发布12.0版本 2010年底发布13.0版本 2011年底发布14.0版本 * FLUENT的基本功能 可压缩与不可压缩流动问题； 稳态和瞬态流动问题； 无粘流、层流及湍流问题； 牛顿流体及非牛顿流体； 对流换热问题（包括自然对流和混合对流）； 导热与对流换热耦合问题； 辐射换热； 惯性坐标系和非惯性坐标系下的流动问题模拟；化学组分混合与反应； 可以处理热量、质量、动量和化学组分的源项； 用Lagrangian 轨道模型模拟稀疏相（颗粒，水滴，气泡等）； * FLUENT基本方程和本质 基本方程 质量守恒： 动量守恒： 能量守恒： 根本来讲，CFD求解的本质就是解方程。 * FLUENT软件结构 GAMBIT 设置几何形状 生成2D或3D网格 其它软件包，如CAD，CAE等 FLUENT 网格输入及调整 物理模型 边界条件 流体物性确定 计算 结果后处理 TGrid 2D三角网格 3D四面体网格 2D和3D混合网格 prePDF PDF查表 2D或3D网格 几何形状或网格 PDF程序 网格 边界和（或）体网格 边界网格 * GIMBIT软件 GIMBIT软件工作界面 * GAMBIT网格划分 * GIMBIT边界条件设定 * FLUENT软件 * 求解器选择（1） FLUENT求解器：?? (1)FLUENT 2d——二维单精度求解器； (2)FLUENT 3d——三维单精度求解器： (3)FLUENT 2ddp——二维双精度求解器； (4)FLUENT 3ddp——三维双精度求解器。 * 求解器选择（2） FLUENT中有两种求解器 – 压力基和密度基。 压力基求解器以动量和压力为基本变量。 密度基耦合求解器以矢量方式求解连续性方程、动量方程、能量方程和组分方程。 * 求解器选择（3） * 求解模型选择 * 离散格式 在对指定问题进行CFD计算之前，首先要将计算区域离散化，即对空间上连续的计算区域进行划分，把它划分成许多个子区域，并确定每个区域中的节点，从而生成网格。然后将控制方程在网格上离散，即将偏微分方程格式的控制方程转化为各个节点上的代数方程组，然后求解离散方程组，得到各个节点上的解。 节点之间的近似解，一般认为光滑变化，原则上可以应用插值方法确定，从而得到整个计算域上的近似解。 这种插值方式被称为离散格式（discrezitation scheme） * 离散格式 * 离散格式的选择 *