ANSYS/Fluent流体仿真数值模拟—培训6月）

时间

课程提要

主要内容及目标

Day 1

引言

◇CFD介绍、工程应用案例展示与分享

◇介绍CFD的现状和发展趋势

◇展示CFD技术应用场景和能力范围、案列心得

◇CFD在工程应用领域和科研领域的准确性分析

◇保证数值模拟准确性的几个要素分析

Day 1

前处理：几何模型的建立

◇如何合理地选取计算域，确定计算的几何范围

◇前处理的几条技术路线分析

◇利用第三方几何建模软件（Solidworks、UG等），缩短几何建模的周期。

◇几何修补

前处理：网格划分-导论

◇介绍网格的种类，四面体和六面体网格有何本质区别。

◇网格数量确定的原则。网格是否越多越好？合理的网格数量该如何确定。

◇介绍网格类型选取的原则

◇全局网格设定

◇四面体网格划分案例操作详解

◇六面体网格划分原理及难点分析

◇O-Grid基本概念及应用

◇六面体网格划分案例操作详解

◇网格划分的利器ICEM的使用方法

Day 1

上机案例：

ICEM非结构化网格实例

◇使用ICEM软件，对某流体机械进行四面体网格划分

◇介绍如何从第三方几何建模软件导入几何模型

◇几何模型的清理、拓扑结构的建立

◇精细化控制网格疏密，实现局部加密。

◇网格数量与网格质量之间的平衡

◇初步的网格划分完成后，如何进行微调和进一步优化。

◇如何在ICEM设置边界条件类型

Day 1

上机案例：

ICEM结构化网格实例

◇使用ICEM软件，对某复杂几何模型进行全六面体网格划分，即减少了网格数量，也能够实现高品质网格。

◇利用ICEM中的“分块”工具，实现六面体网格划分

◇分块切割的技巧、点线面映射和关联的方法

◇圆形几何的处理，O-Grid的应用

◇局部网格微调，逐步提高网格质量。

◇利用缩放因子等手段，精确控制网格数量。

◇Block对网格质量的影响及网格质量控制要点

◇计算域的设置、内部面interior、interface设置

◇整体网格尺寸缩放、输出

Day 1

Fluent Meshing网格划分

◇多面体网格的概念及优势、三种网格特性对比

◇Fluent Meshing的基本介绍、软件优势

◇Fluent Meshing划分网格流程

◇Fluent Meshing网格划分实例详解

◇Fluent Meshing中设置边界条件、边界层网格的方法

◇Fluent Meshing中如何进行网格加密

◇Fluent Meshing与SCDM、三维软件的配合

Day 1

Fluent Meshing上机案例实操

◇从三维几何开始直至体网格的全流程实操

◇使用Water Tight流程，完成傻瓜式网格划分

◇标准网格划分流程中增加个性化步骤

◇局部网格加密、加密盒加密的体验

◇网格质量检查、内部网格观察

◇网格质量优化的两种方法

Day 2

ANSYS Fluent

求解器介绍

◇介绍Fluent的主要模块、工作流程

◇介绍边界条件的类型及设置方法

◇湍流模型详解、如何根据需要选取合适的湍流模型

◇Fluent中处理多相流的方法、两类多相流处理方法、多相流模型的选用原则

◇燃烧及化学反应的模型详解，常见的燃烧模型介绍

◇流体物性的正确设置

◇判定计算收敛的标准，及注意事项

Day 2

上机案例：

湍流及换热案例模拟

对某企业设计的管式气-气换热器进行模拟，得到换热效果、管壁温度、阻力及流场分布。

◇快速掌握几何模型→网格→Fluent求解的工作流程

◇Fluent中湍流、换热等各类模块参数的综合应用及设定

◇掌握传热过程的参数设置

◇自然对流设置方法

◇通过CFD技术，预测换热器效果，模拟结果比传统的热力计算方法更为精确

Day 2

流体机械处理方法

◇Fluent对旋转机械的几类处理方法

◇简单的转动：SRF模型及其相关设置

◇复杂的转动问题：MRF模型基本概念、处理方法、交界面网格要求、局限性

◇轴流风机专用处理方法：MPM模型概念、设置技巧、局限性

◇考虑瞬态效应的高级模型：滑移网格，设置方法、注意事项及应用演示

Day 2

上机案例：

流体机械-离心风机

◇对某企业设计的离心风机进行数值模拟，得到风机内流场、风机压头及流量，最后得到风机效率曲线。通过对叶片结构的优化，将风机效率提高约20%。

◇掌握流体机械的模拟方法，让模型转起来。

◇介绍滑移网格和MRF模型的区别

◇如何得到风机效率曲线

◇应用CFD流场模拟，对叶片进行优化

◇旋转机械模拟时，如何提高计算收敛性

◇如何通过得到的CFD结果，找到产品改进的方向？

Day 3

上机案例：

旋风分离器除尘过程-多相流应用

对一台实际的旋风分离器进行除尘过程的模拟，得到除尘效率曲线。

◇介绍离散颗粒模型的应用

◇固体颗粒入射源设置方法

◇颗粒与壁面之间的条件设置

◇随机轨道模型设置方法和原则

◇采用专业的后处理软件CFD-POST，对气体流场和颗粒运动用动画的方式进行后处理，得到酷炫的视频。

Day 3

Fluent中的燃烧和化学反应

◇燃烧和化学反应基本概念、Fluent对燃烧及化学反应的处理方法概述

◇通用有限速率模型（Generalized Finite-Rate Model）

◇层流有限速率模型（FR）

◇涡耗散模型（EDM）/涡耗散概念模型（EDC）

◇非预混燃烧模型（Non-Premixed Combustion Model）

◇PDF 组分输送模型概念及使用方法

◇预混燃烧模型（Premixed Combustion Model）

◇部分预混燃烧模型（Partially Premixed Combustion Model）

◇组分概率密度输送燃烧模型（Composition PDF Transport Combustion Model）

◇各种燃烧模型的使用范围和选择原则

◇燃烧数值中的常见问题，收敛性、计算稳定性、收敛判定标准、边界条件设定等。

Day 3

上机案例：

化学反应与多相流耦合-尿素热解过程模拟

◇尿素受热后会热解，生成NH3，该过程在专门设计的尿素热解炉中完成，而CFD技术能够帮助热解炉的设计。

◇颗粒与流程双向耦合的设置方法

◇液滴受热、蒸发、沸腾、组分进入流体等环节的设置

◇掌握Fluent中自定义化学反应模拟的相关设置

◇化学反应方程式的设置、化学反应动力学参数设定

◇液滴雾化过程的模拟设置

◇化学组分混合过程的设置

Day 3

上机案例：

化学反应-固体燃料燃烧

◇对一台实际的燃烧设备进行数值模拟，得到流场、温度场及燃料的燃尽情况。

◇掌握燃烧模拟的两个方法：prePDF非预混燃烧模拟方法和空间反应的组分输运模型。

◇固体颗粒多相流模型与燃烧模型的耦合

◇自定义燃料组分的设置方法

◇辐射换热模型的设置及与燃烧的耦合

◇燃烧模拟过程中，如何改善计算的稳定性和加速收敛。

◇后处理技巧：如何得到漂亮的火焰图形。

◇将模拟结果与热力计算结果及实际运行值进行对比，偏差在1%～3%以内。

Day 3

上机案例：气化反应器数值模拟综合算例

◇通过一个实际工程案例，对一台气化反应器进行数值模拟

◇混合网格的建立及应用

◇各类数学模型的综合应用

◇气化反应设置：反应物、产物、化学当量比、化学反应动力学参数

◇介绍辐射模型设置、物性设置及求解器设置方法

◇固体壁面与气相温度场双向耦合

◇模拟结果如何指导工程应用：工艺参数选择、材料选用等。

Day 3

专题讨论及答疑

专题1：如何改善计算过程中的收敛性

专题2：技巧：如何减少网格数量/如何提高网格质量

专题3：后处理技巧：如何将计算结果漂亮地展示出来，动画制作及空间渲染

专题4 :Fluent中常见错误及处理方法

提供长期技术答疑