ansys中的FLOTRAN分析.docVIP

一个典型的FLOTRAN分析有如下七个主要步骤： 1. 确定问题的区域。 2. 确定流体的状态。 3. 生成有限元网格。 4. 施加边界条件。 5. 设置FLOTRAN分析参数。 6. 求解。 7. 检查结果。 第一步：确定问题的区域 用户必须确定所分析问题的明确的范围，将问题的边界设置在条件已知的地方，如果并 不知道精确的边界条件而必须作假定时，就不要将分析的边界设在靠近感兴趣区域的地 方，也不要将边界设在求解变量变化梯度大的地方。有时，也许用户并不知道自己的问 题中哪个地方梯度变化最大，这就要先作一个试探性的分析，然后再根据结果来修改分 析区域。这些在后面章节中都有详述。 第二步：确定流体的状态 用户在此需要估计流体的特征，流体的特征是流体性质、几何边界以及流场的速度幅值 的函数。FLOTRAN能求解的流体包括气流和液流，其性质可随温度而发生显著变化，FLO TRAN中的气流只能是理想气体。用户须自己确定温度对流体的密度、粘性、和热传导系 数的影响是否是很重要，在大多数情况下，近似认为流体性质是常数，即不随温度而变 化，都可以得到足够精确的解。 通常用雷诺数来判别流体是层流或紊流，雷诺数反映了惯性力和粘性力的相对强度，详 见第四章。 通常用马赫数来判别流体是否可压缩，详见第七章。流场中任意一点的马赫数是该点流 体速度与该点音速之比值，当马赫数大于0.3时，就应考虑用可压缩算法来进 行求解； 当马赫数大于0.7时，可压缩算法与不可压缩算法之间就会有极其明显的差 异。 第三步： 生成有限元网格 用户必须事先确定流场中哪个地方流体的梯度变化较大，在这些地方，网格必须作适当 的调整。例如：如果用了紊流模型，靠近壁面的区域的网格密度必须比层流模型密得多 ，如果太粗，该网格就不能在求解中捕捉到由于巨大的变化梯度对流动造成的显著影响 ，相反，那些长边与低梯度方向一致的单元可以有很大的长宽比。 为了得到精确的结果，应使用映射网格划分，因其能在边界上更好地保持恒定的网格特 性，映射网格划分可由命令MSHKEY,1或其相应的菜单Main MenuPreproce ssor -Mes hing-Mesh-entity-Mapped来实现。 第四步：施加边界条件 可在划分网格之前或之后对模型施加边界条件，此时要将模型所有的边界条件都考虑进 去，如果与某个相关变量的条件没有加上去，则该变量沿边界的法向值的梯度将被假定 为零。求解中，可在重启动之间改变边界条件的值，如果需改变边界条件的值或不小心 忽略了某边界条件，可无须作重启动，除非该改变引起了分析的不稳定。 第五步：设置FLOTRAN分析参数 为了使用诸如紊流模型或求解温度方程等选项，用户必须激活它们。诸如流体性质等特 定项目的设置，是与所求解的流体问题的类型相关的，该手册的其他部分详细描述了各 种流体类型的所建议的参数设置。 第六步：求解 通过在观察求解过程中相关变量的改变率，可以监视求解的收敛性及稳定性。这些变量 包括速度、压力、温度、动能 (ENKE自由度) 和动能耗散率 (ENDS自由度) 等 紊流量以 及有效粘性（EVIS）。一个分析通常需要多次重启动。 第七步：检查结果 可对输出结果进行后处理，也可在打印输出文件里对结果进行检查，此时用户应使用自 己的工程经验来估计所用的求解手段、所定义的流体性质、以及所加的边界条件的可信 程度。 FLOTRAN分析中产生的一些文件 在ANSYS中进行的大多数流体分析都是通过多次中断和重启动来完成的，通常, 分析人员需要在各个重启动之间改变诸如松弛系数等参数或开关某些项（如求解温度方 程的开关）。每当用户继续一个分析时，ANSYS程序会自动将数据附加在所有的 由FLOT RAN单元产生的文件中。下面将对FLOTRAN单元产生的所有文件进行说明: · 结果文件， Jobname. RFL，包含节点结果。 · 打印文件， Jobname.PFL，包含各量的收敛记录及进/出口状态(如流量等)。 · 壁面文件， Jobname.RSW，包含壁面剪切应力以及Y-Plus信息。 · 残差文件， Jobname.RDF，包含节点残差。 · 调试文件， Jobname.DBG，包含数学求解器的有关信息。 · 结果备份文件， Jobname.RFO，包含结果文件数据的一个拷贝。 · 重启动文件， Jobname.CFD，包含FLOTRAN的数据结构。 结果文件 FLOTRAN分析的结果并不自动保存在ANSYS的数据库中，在每次求解之后，程序会将一个 结果集附加在结果文件Jobname.RLF中。用户可对结果文件的内容及程序 对结果文件的 更新频率进行控制，ANSYS命令手册中对FLDATA5,OUTP命令的介绍就详细说明了结果文件