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CFD萌新入门|通用CFD软件STAR CCM+与ANSYS Fluent介绍

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本文主要描述通用CFD软件STAR CCM+与ANSYS Fluent的各自特点。
 

注:本文翻译自网络,原文地址:https://www.resolvedanalytics.com/theflux/comparing-cfd-software-part-4-comprehensive-cfd-software-packages。下文中所有对软件功能及性能的评价均为原作者的观点,并不表示本公  众号完全认可文中的观点。

以下为翻译部分。


蝙蝠侠对超人、魔术师对伯德、扬基队对红袜队、微软对苹果、法拉利对兰博基尼、可口可乐对百事可乐......你懂的。世界上充满了顶级竞争中的精彩对决。在 CFD 仿真领域也不例外,Fluent 和 STAR-CCM+,以及之前的 STAR-CD,已经为市场领导地位争斗了 20 多年。虽然人们对 Magic 或 Bird 的偏好可能只是一种观点,但对它们被称为行业翘楚的说法进行讨论是有益的。我们希望以下关于 Fluent 和 STAR-CCM+ 的讨论能对所有愿意花时间阅读的人有所帮助(剧透一下:这篇文章真的很长),尤其是对那些有一定 CFD 经验并正在考虑升级到通用CFD 软件包的用户。

1 STAR-CCM+

 

注:本文作者Resolved Analytics 在 2020 年成为西门子渠道合作伙伴,支持 STAR-CCM+ 的销售。因此后文对于STAR CCM+的描述要比Fluent更详细。

STAR-CCM+ 和之前的 STAR-CD 最初是由帝国理工学院 CFD 研究小组的研究人员于 20 世纪 80 年代末开发的。后来,这些贡献者和其他人成立了一家名为 CD-Adapco 的公司,旨在将 CFD 普及开来。CD-Adapco 在 2016 年被西门子股份公司收购时,其年收入约为 2 亿美元,年复合增长率为 12%。当时他们的客户群约为 3200 家,平均每位客户的收入为 65000 美元。STAR-CCM+ 是汽车行业 Multiphysics 的领先供应商,当时占 CD-Adapco 收入的 52%。STAR-CCM+ 现在是一个计算辅助工程 (CAE) 求解,可在单一集成用户界面内解决流体和固体连续介质力学的多学科问题。

1.1 基本界面和工作流程

STAR-CCM+ 提供了一个非常简洁、现代的界面;这是 2005 年对原始 STAR-CD 软件进行全面改造的结果。STAR-CCM+ 同时适用于 Linux 和 Windows 操作系统,界面上没有大的区别。用户可以从这个单一界面访问所有预处理、模拟和后处理任务。所有进程的批处理命令也可通过命令行或用 Java 编写的脚本发出。

从 CAD 创建或导入,到网格划分、设置、仿真和结果处理,这些工具的组织都是为了简化工作流程。工作流程在左侧的 "Simulation"树中从上到下依次排列,而系统级命令则可通过顶部的工具栏访问。几何体可通过 CAD 导入(.stl、.x_b、.step、.iges)、使用内置 CAD 建模工具创建 CAD 或从第三方工具导入网格启动。如果额外购买转换插件,还可以直接从 SolidWorks、Inventor、NX、Pro/ENGINEER、Rhino 和 CATIA 等主流 3D 建模程序导入实体模型。一旦导入,几何图形将被归类为 "Parts",STAR-CCM+ 工作流程鼓励 "基于Parts的操作"。也就是说,今后的所有操作,如应用曲面网格或指定边界条件,都是参照原始Parts执行的,而不是在后续步骤中创建的连续体区域(网格)。基于Parts的工作流程可确保在更换具有修改几何形状的Parts时,大部分模拟设置无需重复。

1.2 物理建模能力

STAR-CCM+ 包含多种物理模型和方法,用于模拟单相和多相流体流动、传热、湍流、固体应力、动态Fluid-Body相互作用、航空声学及相关现象。新功能通过定期发布的版本不断推出。核心物理模拟功能包括不粘性流、层流或湍流、牛顿或非牛顿粘度、不可压缩或可压缩流、多组分混合物、多相混合物、多孔界面或体积、被动标量、稳定或非稳定流、理想或实际气体定律状态方程、传导、对流、辐射、反应流和运动。

STAR-CCM+ 内置了固体、液体、气体和电化学物种类别的常见材料数据库,以及广泛的湍流建模选项,包括 RANS 模型、雷诺应力传输模型、分离和大涡流模拟模型,以及层流到湍流转捩模型。STAR-CCM+ 的多相流物理模拟功能在业内处于领先地位,包括欧拉多相流(气体、液体或固体)、颗粒相模型、PBM模型(气泡尺寸分布)、壁面沸腾和体沸腾模型、基于VOF的表面跟踪模型、流体薄膜模型、分散和混合多相模型、拉格朗日相模型以及用于大量相互作用离散物体的离散元素建模 (DEM) 模型。移动参考框架和移动变形网格都可用于捕捉流体或固体运动对彼此的影响。运动既可以由用户定义,也可以由动态流体体相互作用(DFBI)定义。化学反应模型包括固体、液体或气体燃料模型,预混或非预混燃烧模型,表面反应模型,颗粒反应模型,煤燃烧和聚合模型。燃烧模型包括小火焰模型和反应物传输模型,如涡破碎模型。复杂的化学反应可通过用户输入或 STAR-CCM+ 与 Chemkin 等第三方工具的接口定义。此外还包括电化学、等离子体动力学、电磁学、空气声学和计算流变学模型。

STAR CCM+最近新增的有限元求解器可进行基本的固体力学建模,包括静态、动态和准静态分析,线性或非线性几何图形,六面体、四面体、楔形和金字塔型网格单元,各向同性和各向异性线性弹性材料,以及点、面和体上的各种载荷和约束。

该软件随附有一整套验证和验证测试用例,可用于验证物理模型和软件/硬件实现。

1.3 CAD清理和网格生成

STAR-CCM+ 使 CAD Parts的导入、修复、定义和网格划分过程变得轻松简单。从最基本的清理到网格划分,包括将Parts级体积和表面与适当的物理、体积网格和边界条件关联起来,这些将成为数值模拟的基础。可以使用许多基于Parts的操作,如Parts变换或布尔操作。是在典型的 3D 实体建模软件中执行此类操作,还是在 STAR-CCM+ 中执行此类操作,这取决于用户的偏好。

这里的屏幕截图描述了模拟电子设备机箱自然对流冷却的一些预处理元素,包括通过机箱壁的共轭传热。已导入两个部分,一个是代表机壳周围空气的盒子,另一个是机壳本身。远场空气边界(透明显示)将被指定为非墙边界条件,在执行布尔减法将后一部分从前一部分中减去之前,远场空气边界已从空气表面的其余部分中分离出来。这个操作定义了一个新的部分,在这里称为 "AirMinusSolids",然后将其提升为 "Region"(区域)并分配给相关的物理连续体。同样的操作也适用于 "封闭 "部分。然后为每个 "部分"/"区域 "关联定义网格操作。

如果三维实体模型在 CFD 模型工作流程中不够理想,STAR-CCM+ 可提供多种工具帮助诊断和修复几何图形。在导入几何体时,可以打开一个有用的选项,即 "检查和修复无效体",它可以自动解决一些简单但常见的问题,这些问题会产生无效几何体,例如非常接近但不重合的曲面、孔和穿孔面。另一种工具是 "曲面包裹 "工具,在导入具有很小或有问题特征(如孔或交叉点)的零件时非常有用,这些特征对相关物理特性并不重要。当从质量较差的 CAD 模型开始时,曲面包裹工具可提供一个封闭、流形、无交集的曲面。然后,生成的零件将以与典型导入零件相同的方式,用于创建与物理连续体相关的体网格。

STAR-CCM+ 处理得特别好的另一个过程是网格生成。通常情况下,首先要对零件表面进行重修,以提高最终体积网格的质量,并指定需要较高网格密度的几何形状。体积网格可以使用一系列丰富的控制和功能,如果用户可以使用并行硬件和软件许可资源,则可以采用串行或并行模式。三种主要的网格模型类型是四面体网格、多面体网格和修剪网格(六面体网格)。一般来说,四面体网格处理速度快、可靠性高,可对复杂几何体进行网格划分,误差较小,但结果精度较低。据称,多面体网格可为复杂网格生成问题提供平衡的求解,同时精度高于四面体网格;切割体单元网格主要利用六面体体积,将偏斜度和流线对齐度降到最低,从而生成最高质量的网格。

通过将棱柱网格模型作为体网格处理的一部分(如下图所示),棱柱近壁层可以包含在所有三种网格中。典型的曲面和体积网格控制包括默认单元格大小、最小和最大单元格大小、单元格增长率、棱柱层厚度、棱柱层数量以及允许的质量指标。

1.5 模拟

STAR-CCM+ 采用了分离式和耦合式有限体积流动求解器,以及前面提到的有限元固体应力求解器。在分离式流动求解器中,相关方程以非耦合方式求解,动量方程和连续性方程的求解则通过预测器-校正器方法连接起来。每次迭代都会根据帝国理工学院斯伯丁教授开发的 SIMPLE 算法更新解。对于所有相关的方程求解器,都可以对欠松弛因子和代数多网格循环进行高级控制。

在耦合流体求解器中,相关方程采用伪时间方法同时求解。这种方法对于具有主要源项的流动(如旋转或浮力驱动流动)以及高可压缩性流动非常有利。耦合隐式求解器采用耦合代数多网格方法,在稳定和非稳定分析中控制隐式空间积分的求解更新。如果需要,耦合显式求解器可以使用 Runge-Kutta 多级格式进行显式积分。与耦合求解器相比,分离求解器在数值计算和数据存储方面的效率更高,因此对于不可压缩或轻度可压缩流动,分离求解器通常是首选。

每发布一个新版本,西门子都会提供一套来自 STAR-CCM+ 质量保证流程的验证测试用例。这一广泛的流程包括一个名为 STAR-Test 的内部测试系统,该系统持续用于软件的开发和发布。有了这套案例,用户就有机会验证所收到的软件是否能在您使用的平台上重现相同的结果(验证),同时还能了解在对特定物理用例进行建模时的预期精度(验证)。每个案例都有自己的文档,描述了与之进行比较的实验设置以及模拟结果的相对准确性。据我们所知,STAR-CCM+ 是唯一符合 ASME Nuclear Quality Assurance-1 标准的多物理场仿真工具。

1.6  后处理

在所有领先的 CFD 软件包中,STAR-CCM+ 提供的流动可视化技术可能是最引人注目和最直观的,而且相对易于使用。我们将 STAR-CCM+ 的固有功能与 FieldView 等领先的独立可视化软件包的功能相提并论。最重要的是,用户可以在模拟迭代过程中观察流场的演变,从而更改参数并立即看到这些更改对模拟的影响。通过这种交互式反馈,可以对模拟进行动态监督和控制,并深入了解模拟的物理特性。此外,由于 STAR-CCM+ 的可视化利用的是客户端-服务器环境,因此大部分数据处理都在服务器进程中进行。只有轻量级图形数据才会发送到客户端,这样就可以通过客户端工作站实现大规模并行仿真的可视化。

STAR-CCM+ 提供所有常见的 CFD 显示器,包括标量、矢量和流线显示器,可在曲面或体积上显示。不过,STAR-CCM+ 的几种专用工具确实让它在竞争中脱颖而出。其中,一种名为 "体积渲染 "的工具可用于显示在三维域中定义的半透明体积对象。这些重新采样的体积(或体素)允许用户通过为轮廓表面分配不透明度来 "观察内部流动",这些表面构成了基于体积定义的相关量。将体积渲染与 STAR-CCM+ 出色的动画录制功能相结合,可以制作出逼真的随时间变化的可视化现象,例如下图所示的水泵模拟。

说到随时间变化的仿真,STAR-CCM+ 允许在仿真运行时通过所谓的 "求解历史文件 "保存所选数据。仿真完成后,将加载求解历史文件,用户可以查询其状态进行后处理。除求解数据外,每个仿真历史文件还可包含体积网格、独立边界曲面或两者的副本。以所需的时间分辨率记录重量相对较轻的仿真历史文件,可让用户在事后创建他们所需的任何可视化动画,而无需提前直觉以静态图形文件的形式记录最有吸引力和最有洞察力的动画。

STAR-CCM+ 虚拟现实 (VR) 技术和剧本功能是我们非常期待的两项新的可视化功能。VR 所提供的正是它听起来所能提供的,即在模拟结果中移动的机会,这有可能提供更有用的洞察力。剧本功能就像是典型的类固醇动画。有了剧本功能,动画录制不再受限于单一的可视化效果,相反,可视化效果可以在整个录制过程中动态变化。可视化的数量、视角、对象透明度等属性可以随着录制的进行而变化,还可以通过前面提到的模拟历史文件与时间相关数据的时间步进同步。我们在下面的视频中收集了一些最令人印象深刻的 STAR-CCM+ 可视化效果。

但后处理不仅仅是漂亮的图片。我们确实发现,STAR-CCM+ 中的后处理量化工具非常有用。只要您想得到,不费吹灰之力就能从 STAR-CCM+ 中输出和/或记录。您希望记录的大多数数量都是以 "报告 "的形式开始的。报告可以有多种属性,但大多数都是统计性质的,如平均值、最小值和最大值、积分和标准偏差。这些统计量可以通过您可以轻松创建的点或点集,或预定义的曲面或体积提取。此外,还内置了一些有用的基于物理的报告,包括力、传热、压降和质量流量报告以及许多其他报告。报告可以方便快捷地转化为监测器,通过迭代或时间步长跟踪报告值,这些监测器只需单击鼠标即可转化为 xy-plots。此外,这些 xy-plots 还可用作流程可视化的注释。我们经常发现,与典型的迭代数值误差残差相比,统计监测器可以作为更有效的收敛标准,而且很容易以这种方式使用。热图和直方图也是原生可用的。

1.7 总结

我们认为西门子 STAR-CCM+ 没有太多缺陷。事实上,通过提供全套的多物理场功能、基于 java 的现代界面中的简化工作流程、一流的网格划分功能以及富有洞察力、意义深远且令人印象深刻的后处理功能,它让我们作为咨询工程师的生活每天都变得更加轻松,而无需获得编程博士学位。与所有事物一样,很多东西都是见仁见智的,但我们坚信这款软件的强大功能,因此我们与西门子数字工业软件公司合作,为我们的客户提供 STAR-CCM+。

优点:强大、高效且经过验证的数值方法,全套物理和多物理场功能,简化的工作流程和易用性

缺点:仍在研究中

2 ANSYS Fluent

我们在南方长大,那里用 "可乐 "代替 "汽水 "或 "软饮料"。可口可乐并不是我们的全部(显然,还有甜茶),只是可口可乐似乎以这样一种方式主宰了地区市场,所有其他苏打水都被简单地称为 "可乐"。虽然 ANSYS Fluent 并不像 "CFD "那样可以用 "Fluent "来代替,但也有一些相似之处。作为当今领先的 CFD 软件包之一,Fluent 已在该领域建立了良好的声誉,并广为人知、备受推崇和接受。它是如此普遍,以至于我们经常收到客户和潜在客户的请求,要求我们提供 .cas(或 "case")文件,即原生的 Fluent 文件,他们假定我们在工作中使用了 Fluent。

Fluent 公司的历史可以追溯到 20 世纪 80 年代初,当时一家位于新罕布什尔州、名为 Creare 的公司与英国谢菲尔德大学的一个研究小组合作,共同开发了一款适用于各种工程应用的 CFD 软件产品。1988 年,双方合作成立了 Fluent 公司,2006 年 ANSYS 收购了该公司。

时至今日,技术发展突飞猛进,市面上已有众多成熟的 CFD 软件包。Fluent 是否属于现有最佳商用 CFD 软件包之列?我们将通过最新的 Fluent 产品(2019 R2 版)来了解其易用性、网格划分、速度、自动化和定制能力、后处理、客户支持和准确性,从而尝试回答这个问题。

2.1 软件包内容

ANSYS 提供多种软件包(或捆绑包),除其他支持软件外,还包括 Fluent。CFD 高级软件包 "包括 Fluent、Workbench(一种项目式封装器,可管理多个软件工具)、SpaceClaim(一种 CAD 工具,现在是一种独立软件)、Ensight(一种后处理软件包)、CFX(另一种 CFD 求解器)以及 CFD-Post(一种后处理工具,专为 CFX 而建,但也能很好地处理 Fluent 结果)。

尽管 Fluent 可以在 Windows 或 Linux 版本中使用,但需要注意的是,SpaceClaim 目前仅适用于 Windows 操作系统。

2.2 基本界面和工作流程

目前,我们倾向于使用独立的 CAD 软件包来创建初始几何体,如 SolidWorks 或 AutoDesk Inventor。然后将这些几何图形导入 SpaceClaim,以分离和标注零件和边界,并创建所需的网格细化区(BOI)。然后,将 SpaceClaim 几何文件导入 Fluent 进行预处理、网格划分和运行仿真。如果您很久没有使用 Fluent 了,可能会想知道 Design Modeler 和 ANSYS Mesher 这两个生成 Fluent 网格前必备的 Workbench 工具发生了什么变化。有了新的 "Watertight 工作流",用户只需使用 SpaceClaim(代替 Design Modeler),然后将几何体直接带入 Fluent 进行原生网格划分。虽然 Workbench 确实有其优势,特别是在将流体求解器(Fluent/CFX)与实体/有限元求解器耦合在一个环境中进行几何修改和多物理场应用时,但我们认为能够绕过 Workbench 是一件非常好的事情。

Fluent 的主界面如下所示,许多读者可能对它并不陌生,因为它在最近的更新中并没有显著变化。在启动模拟之前,必须通过左侧的 "设置 "树输入边界条件、流体类型/属性、求解器设置、停止条件等所有信息。点击树中的任一项目,"任务页面 "将显示更多详细信息。通过右侧的主窗口可以查看几何图形或任何图形或等高线(如果已加载解决方案)。对于传统用户,文本用户界面(TUI)允许在底部的 "控制台 "窗口输入键盘命令。这也是仿真过程中打印残差和警告的地方。如果您需要查找某项内容,顶部的功能区可以快速访问树形结构中的大部分项目。

所有边界条件、物理设置和求解器设置准备就绪后,可以直接从 Fluent 或通过批处理或作业提交脚本启动模拟(这需要编写案例和数据文件)。模拟完成后,可以通过 Fluent、CFD-Post 或 Ensight 对结果进行分析。

2.3 物理模拟能力

正如预期的那样,Fluent 提供了大量材料属性和物理选项,包括 RANS 稳态、瞬态、分离和耦合求解器,层流、湍流和过渡流求解器,单相或多相技术(包括相变),网格运动,能量源和汇,化学反应,被动标量/跟 踪器等。此外,还内置了 LES 和 DES 求解器。如果有某种物理现象没有内置或可用,Fluent 支持使用称为 UDF(用户自定义函数)的用户代码,这些代码是完全可定制的脚本,允许加载流动变量,以便在每个计算单元建立物理/行为模型。

虽然我们还没有时间进行全面研究,但我们对 Florian Menter 博士研究小组的新 GEKO 湍流模型感到非常兴奋,该模型现已包含在 Fluent 中,可以说是两个最流行的 RANS 双方程模型的混合体:K-Omega SST 和 K-Epsilon Realizable。

另一个有前景的功能是用于喷嘴模拟的新型混合流体体积模型(VOF)到离散相模型(DPM)。这种新的 VOF to DPM 多相方法将通过 VOF 模型跟踪的块状液体转换为通过 DPM/拉格朗日技术跟踪的球状液体和液滴。右图由 ANSYS 提供,让读者了解这种新模型的功能。

 

2.4 CAD清理和网格生成

如上所述,Fluent 中的新方法被称为 "Watertight 工作流"。下图是 Fluent 中工作流程 "树 "的截图。在导入几何体、添加网格参数、标注边界和区域以及创建曲面和体积网格的过程中,该树形结构会从上到下为您提供指导。与以前的原生 Fluent 网格相比,这一最新进展在用户友好性方面有了很大提升。请注意,"导入几何体 "功能允许直接导入 Parasolid 等通用 CAD 文件,但需要购买额外的许可功能。相反,我们使用 SpaceClaim 对实体模型几何图形进行预处理,然后直接导出到 Fluent。SpaceClaim 可以导入通用和本地 CAD 文件,包括 Parasolid 和 SolidWorks 格式。

这里添加的主要功能是,用户现在可以导入实体几何图形,然后在 Fluent 中生成内部 "流体空间",以运行 CFD 仿真。这一切都是在 Watertight 工作流程树的 "包围流体区域 "功能中完成的。理论上,我们可以只在 ANSYS 软件包中创建几何图形,而无需使用外部 CAD 软件包。不过,我们仍然发现在外部 CAD 软件包中生成流体域,然后再导入 SpaceClaim/Fluent 更为方便,这也是完全可以接受的技术。需要指出的是,SpaceClaim 本身就是一个功能齐全的 3D CAD 工具。您可以从头开始创建几何图形,就像在任何其他著名的 CAD 软件包中一样,不过界面确实需要适应一下,因为没有 CAD 操作 "树 "来详细说明三维部件是如何构建的。SpaceClaim 采用直接建模方法,与 SolidWorks 和 Inventor 更常见的参数化建模方法相比,SpaceClaim 需要一种不同的思维方式--使用鼠标拉伸和拉动体和面,而不是先设置草图,然后通过指定尺寸的特征功能进行挤压/切割。

完成 Watertight 工作流程并创建网格后,就可以设置 CFD 模拟参数了。此时,用户可以通过写出 .msh 文件来保存生成的网格。一般来说,经常写入/保存是个好主意,尤其是在通过写入 .cas 文件设置好所有物理/设置后,以 "以防万一 "出现问题(双关语)。

Fluent 中的网格划分是最新版本的真正亮点。现在的过程简单明了,工作流程可以指导用户完成剩余的工作。体网格划分选项包括四面体、六面体、多面体和多六面体。我们喜欢的一项功能是网格大小的 "预览",用户可以在网格划分之前看到计算单元的大小。这可以节省大量时间,否则网格过粗或过细都会浪费大量时间。如下图所示,我们还喜欢网格绘制完成后的自动 "切割视图"。

在最近的版本中,Fluent 原生网格的另一个更新是新的 Mosaic 网格技术,也称为 "poly-hexcore"。该网格划分器创建了一种混合六面体/多面体网格,其中在大体积流动区域创建了流动对齐的六面体单元,在壁面对齐的多面体单元和靠近壁面的边界层单元("膨胀层")。根据 Fluent 的文献资料,与单纯的多面体网格相比,这种网格类型在类似(或提高)精度的情况下改进了总单元数(提高了速度)。在测试内部流几何体时,我们可以轻松创建多六面体网格。与我们使用相同的最小/最大单元尺寸设置生成的多面体网格相比,Poly-Hexcore网格的单元总数减少了约 10%。我们还注意到,与相应的全多面体网格相比,Poly-Hexcore网格的网格划分时间从 13.5 分钟(4 核)缩短到了约3 分钟。这是相当快的速度(约 4.5 倍),可以为生成更大、更复杂的网格节省大量时间。

此外,正如此类软件所期望的那样,它还提供了并行网格划分功能,可通过利用更多可用处理器来缩短网格划分时间。

2.5 仿真

Fluent包括多种数值求解器,包括分离/SIMPLE和高速情况下的压力-速度耦合求解器。如果您拥有可用的核心或可以在云中运行案例,Fluent可以完全并行化。作业可以通过用于设置案例的GUI本地运行,也可以通过命令行或作业提交脚本以批处理模式运行。案例可以在Linux中运行,即使它们是在Windows中预处理和设置的,反之亦然。流场数据(完整网格或某些预设的监视点/位置)可以在仿真期间自动保存/导出,这在瞬态案例和调试中 特别方便。

我们喜欢的一个新特性是在启动之前使用“报告”值进行监视案例的能力。例如,您可以在特定平面/边界上报告压降,如果需要,在每次迭代时都报告。这也可以在仿真过程中动态绘制,并且可以基于这些自定义报告创建收敛标准。我们知道这些功能在其他软件包中也可用,它们是Fluent近期版本的补充。

虽然我们还没有进行过测试,但 ANSYS 宣称通过使用 GPU 处理器进行 Fluent 计算,性能得到了相当可观的提升。我们认为,实际的性能提升会因具体情况的设置而有很大不同。

另一项新功能是在图形用户界面中创建用户 "场函数",可以基于任何现有的流场参数,如压力、密度等。这些函数可以而且很可能取代更复杂的用户自定义函数(UDF),后者需要用 C 编程语言编写代码/脚本。

最后,ANSYS 维护了一套测试用例,每次发布之前都会在软件上运行这些测试用例。测试的目的是让用户验证软件是否按照文档执行,并让用户确信软件可以在可承受的精度范围内充分解决各种物理问题。

2.6 后处理

模拟完成后,有多种对结果进行后处理的选择。Fluent 提供了通用CFD后处理功能,如等值线、流线、矢量和通过 XY 图分析数据。另一种选择是使用 CFD-Post,其也提供类似的功能。对于瞬态问题,CFD-Post 可能更容易使用,但我们认为这实际上取决于用户的偏好。我们很高兴用户可以在 CFD-Post 中保存一个 "状态 "文件(.cst)。如果有很多针对相同几何体(或类似几何体)运行的案例,并希望确保所有曲线图保持一致,这将非常方便。首先可以加载状态文件,然后将每个案例的结果(数据文件)导入 "状态"。如果已经创建了流线、等高线和 XY 图,则无需为每个数据文件重新制作,因为它们都存储在状态文件中。

Ensight 是 ANSYS 新收购的产品,这是一种完全不同的后处理选择。遗憾的是,我们对它并不熟悉,但在网上看到过一些出色的视频/图片展示了它的功能。它似乎既能显示实体有限元分析模型结果,也能显示流体 CFD 案例,在分析流体-机体-相互作用数据并制作动画方面令人印象深刻。这个功能强大的工具随 Fluent 一起提供,如果您还没有使用过,值得花时间研究一下。

2.7 总结

Fluent 在 CFD 领域有着悠久的历史,其代码库和功能不断升级,在为众多流动问题/类型提供准确、有效的结果方面享有盛誉,其拥有庞大的用户群和社区,并通过大量在线资源和网络研讨会提供专业的客户支持,总体而言,Fluent 是一个强大的多物理场软件平台。最近新增的功能大大提高了其易用性。

优点:强大、高效且经过验证的数值方法,全套物理场和多物理场模拟功能

缺点:需要使用独立软件进行前处理(SpaceClaim)和高级后处理(Ensight),成本高昂

来源:CFD之道
SpaceClaimDesign ModelerFluentCFXChemkin非线性多相流燃烧化学UDF网格处理通用航空汽车电子理论材料
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首次发布时间:2023-09-16
最近编辑:9月前
CFD之道
博士 | 教师 探讨CFD职场生活,闲谈CFD里外
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