CFD軟件的快速入門

2017-03-07 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

我一向都很反對(duì)速成,包括排斥速凍餃子、速溶咖啡。不過(guò)在"時(shí)間就是金錢"的當(dāng)今社會(huì),花費(fèi)大量的時(shí)間精力在軟件操作的學(xué)習(xí)上,似乎是資源的極大浪費(fèi)。下半年要給研究生講CADCAM,其中會(huì)用幾節(jié)課講述CAE軟件(包括CFD與FEA),要想在短短的兩節(jié)課讓那幫剛從本科走過(guò)來(lái)學(xué)生入門CFD軟件,似乎難度頗大,不過(guò)倒是有一些快速入門的思路。

首先從學(xué)習(xí)方法入手。從小到大,老師們交給我們的學(xué)習(xí)方法都是"循序漸進(jìn)",都在一味的強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)的重要。但是這種學(xué)習(xí)方式,用來(lái)學(xué)習(xí)CFD軟件操作,在我看來(lái)似乎會(huì)很慢。我們目前的CFD軟件都是建立在計(jì)算流體力學(xué)的基礎(chǔ)上,如果我們?yōu)榱耸褂眠@些軟件,而去從頭開始學(xué)習(xí)計(jì)算流體力學(xué)、流體力學(xué)、數(shù)值計(jì)算,那得花費(fèi)多少時(shí)間才行呢?當(dāng)然不是說(shuō)這些東西

下面是我的學(xué)習(xí)思路:在學(xué)習(xí)任一款軟件初期,先不管這軟件的背景和理論,先找那種stepby step的實(shí)例,做上十個(gè)八個(gè)這種實(shí)例再說(shuō)。在做實(shí)例的初期,可能會(huì)存在很多困惑,而且隨著實(shí)例越做越多,困惑也會(huì)越來(lái)越多。不過(guò)沒(méi)有關(guān)系,盡管做下去,什么都不要想,就一味的模仿再模仿。每個(gè)實(shí)例最好多做幾遍,直到放開資料也能操作的程度。此時(shí)軟件的界面基本上算熟悉了。在熟悉軟件界面的時(shí)候,囤積了很多的疑惑,可以將它們寫在紙上,但是請(qǐng)不要在熟悉界面的時(shí)候去找問(wèn)題答案。CFD軟件界面熟悉之后,下一步該是有針對(duì)性的練習(xí)了,一般是根據(jù)自己所處的工程環(huán)境而去練習(xí)。

CFD一般包括以下一些方面的內(nèi)容:

(1)常規(guī)的流動(dòng)計(jì)算。這是所有CFD計(jì)算都要考慮的問(wèn)題,比如說(shuō)考察流場(chǎng)分布、升阻力變化等。這里面可能會(huì)涉及到層流與湍流的問(wèn)題。初學(xué)者需要找本流體力學(xué)的書去看看層流和湍流是如何區(qū)分的,需要看看計(jì)算流體力學(xué)中關(guān)于湍流模型的介紹,比如說(shuō)為何要使用湍流模型、各種湍流模型的形式及適用場(chǎng)合、湍流模型與計(jì)算網(wǎng)格之間的聯(lián)系等等。

(2)傳熱計(jì)算。雖然現(xiàn)實(shí)世界中傳熱現(xiàn)象無(wú)處不在,不過(guò)如果在一些可簡(jiǎn)化為等溫的情況下,也并非一定要計(jì)算傳熱。如果要計(jì)算傳熱,最好具有傳熱學(xué)的一些理論基礎(chǔ),否則連自己要算什么都不清楚。一些特殊的物理現(xiàn)象往往必須要考慮傳熱,比如說(shuō)相變、燃燒、可壓縮流動(dòng)等。

(3)多相流計(jì)算。如果計(jì)算模型中存在多種流體,則可能會(huì)涉及到多相流。

(4)組分?jǐn)U散計(jì)算。這通常包含一般的組分?jǐn)U散及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程?；瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程最常見(jiàn)的物理現(xiàn)象是燃燒。

(5)其他的一些物理現(xiàn)象。

這些不同的物理現(xiàn)象背后都有其理論基礎(chǔ),如果要想將CFD軟件應(yīng)用到自己的工程中,只有操作基礎(chǔ)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還需要努力去掌握這些流體理論。好了,CFD軟件操作和工程物理背景理論都很重要,有人會(huì)問(wèn)"計(jì)算流體力學(xué)理論要不要學(xué)?"

我會(huì)問(wèn)"你考駕校的時(shí)候,師傅會(huì)不會(huì)詳細(xì)的教汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的原理?"我想一般都不會(huì)教的吧,大部分的司機(jī)師傅都不太可能懂這些,但是車依然能開得不錯(cuò)。當(dāng)然,如果懂發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理,那估計(jì)車子能開得更好了,不是嗎?所以說(shuō),"計(jì)算流體力學(xué)理論"對(duì)于俺們CFD軟件使用者來(lái)說(shuō),是錦上添花的東西,懂固然更好,能讓計(jì)算收斂更快。不懂問(wèn)題其實(shí)也不大。

總結(jié)一下,CFD門外漢快速入門的方法:前期大量的模仿實(shí)例,后期惡補(bǔ)工程背景,閑暇看看計(jì)算流體力學(xué)理論。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才