CFDesign 中文教程——CAEDA 提供第一章术语解释.pdf

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1、CFDesign 中文教程中文教程CAEDA 提供提供 第一章第一章 术语解释术语解释?层流 Re2500，其中主流流动是湍流 高速流动几乎都是湍流流动 比如，绝大多数的管道流动，飞行器绕流?转换流动 流动包括层流和湍流 不稳定的层流流动?定常流动 流场情况不随时间改变?非定常流动 流场随时间改变，需要设置模拟推进时间间隔，最后得到一段时间内的一系列结果。?边界层 靠近壁面很薄的一层流体，流体在 Y 方向具有很大的流向速度梯度，粘性起作用。边界层是速度 0 到 99%U（U 代表主流速度）之内的薄层。?不可压 压力的改变不影响密度 通常认为 Mach0.3，可以看作不可压流 更严格的说法是 M

2、ach0.3，可以看作可压流 更严格的说法是 Mach0.1，就应该看作不可压流?亚音速流 低速流动 0.0Mach0.3，可以认为是不可压流，等熵 0.3Mach0.8，通常认为是轻微的可压流，等熵?跨音速流 0.8Mach1，不可压，不等熵 会有激波 高超音速流 Mach5.0，伴随有空气热化学，CFDesign 不涉及高超音速流动?牛顿流体 剪切应力与应变呈现线性关系，满足yu=绝大多数流体是牛顿流体，比如，水、空气、蒸汽、油?非牛顿流体 应力与应变呈非线性关系 比如牙膏、橡皮、血液等 非牛顿流体模型包括了非牛顿流体律、Carreau 和 Hershel Buckley 公式?热传递 热

3、传导 热以能量扩散的方式在固体、流体内传播 对流 热以质量输运的方式传播，包括自然对流和强迫对流 辐射 热以电磁辐射的方式传播?湍流模型 湍流是流体中固有的特性 为得到稳定的计算结果，计算中采用雷诺平均方程 湍流模型提供湍流粘性和传导率?有限元 CFDesign 使用与结构分析相同的有限元方法?内流和外流 被物理边界包围的流动称为内流，比如管道流动 物理形体完全浸于流体中的流动称为外流，比如模拟飞机流场 Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用第二章第二章 使用使用 CFDesign 模拟的基本过程模拟的基本过程 CFDesign 的设置选项极

4、其直观方便，它为用户提供了两个很有特色的工具，Feather Tree（特征树）与 Vertical Tool Bar(垂直工具栏)，如下图 1 所示。Feather Tree（特征树）中所有的设置选项一目了然，用户可以直观的看到一个模型的所有信息并可以方便的更改设置，它包括单位设置、坐标系选择、计算域由哪些个体构成、材料设置、边界条件的设置、初始化和体面线网格大小几个方面。Vertical Tool Bar(垂直工具栏)可以引导用户一步步完成各种属性的设置，开始运算及结果显示。Vertical Tool Bar（垂直工具栏）中完成的设置会自动更新 Feather Tree（特征树）相应的设置

5、情况。Fig.1 完成一个模拟，只需要遵循以下过程?在特征树中设置基本长度单位。要做的只是在列出的菜单中点击其中一个选项（如下图）?在特征树中选择坐标系。?点击垂直工具栏中的，开始设置边界条件（CFDesign 为用户提供了多种边界Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用条件的选择，在用户手册中对每种边界条件都做了详细的说明，用户可以按照说明方便的确定模型的边界条件并完成设置）。?点击垂直工具栏中的，进行网格设置。用户可以对线、面、体分别进行网格尺寸设置，CFDesign 会自动进行非结构网格划分，在所有的壁面自动添加三棱柱加密网格。用户可以设

6、置边界层内第一层网格的高度，边界层网格层数；还可以选择边界层自适应功能，在计算过程中程序会根据 Y+值自动调整边界层网格，确保在湍流计算过程中 Y+值在合适的范围内。?点击垂直工具栏中的，进行材料设置。CFDesign 中含有一个材料库，包括常见的各种材料，如空气、水、有机玻璃、钢等材料的属性。用户也可以利用基本的参数自己定制材料属性并用于模拟过程中。生成材料的窗口如下所示，只需要将物性参数逐一填入即可?点击垂直工具栏中的，进行模拟类型选择。用户可以根据实际情况，选择不可压流、可压流、高超流；层流、湍流；是否计算传热；是否开启重力影响等。所有的设置可以方便简单的在如下窗口下完成。Email:,

7、Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用?点击垂直工具栏中的，进行计算。用户可以选择定常流、非定常流计算；可以设定计算步数；设定计算的松弛因子（控制收敛的稳定性和收敛的速度，对于大部分问题，不需要更改原始设置）。完成这些基本设置之后，点击 go 开始计算，在左下的监视窗口中，可以看到各个物理量收敛的情况。?点击垂直工具栏中的，可以设置一个或几个点，在计算过程中观测此点某种物理量的收敛情况；也可以制作计算的动画。需要说明的是这一步不是必须的。?点击垂直工具栏中的，进行结果的显示。CFDesign 为用户提供了方便的结果显示程序，用户可以方便的切面，取得切面上的

8、矢量场或云图；ISO 面功能可以显示出某个物理量的等值面；可以对壁面积分得到升力阻力等。Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用第三章第三章 用户界面及有关用户界面及有关 CFD 理论介绍理论介绍 CFDesign6.0 为用户提供了直观的用户界面，本章描述怎样使用用户界面。上图是 CFDesign6.0 的主界面，下面，我们将会对每一个工具条进行讲解。在完成本章之后，相信客户对 CFDesign6.0 主界面上每一个功能都有所了解。1水平工具条 左：建立新的分析和新的模拟计划，右：打开已经存在的分析和模拟计划 将当前的分析加入一个模拟计划中

9、保存目前的分析（当中止软件时，当前分析会自动保存）将当前图形主窗口的图像保存到一个文件中，用户可以自己选择图像类型，BMP,GIF等。当点击这个工具按钮，会弹出下面的窗口 Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用 保存动态图片，格式为*.vtf，这种格式的图片，可以应用于 Word，PowerPoint，Internet Explorer，也可以用 CFDesign 发放的免费软件观看和编辑。以填充的方式显示图像 以轮廓的方式显示图像 以透明的方式显示图像 修改旋转中心。当用户按住 Ctrl 键，按住鼠标中键移动鼠标的时候，图像会随之旋转，尔这

10、个工具就是修改图像旋转中心的（对于大多数模拟，不需要修改旋转中心）对图像进行重置。当用户对主窗口的图像进行了缩放，移动，旋转之后，希望恢复到初始状态，点击这个按钮即可。以半剖的方式显示图像。点击这个按钮，会出现如下窗口 使用滑动按钮就可以对模型进行半剖显示，如下图 Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用 标准显示和旋转。点击这个按钮，会弹出下面的窗口 使用滑动按钮就可以对模型进行定量的旋转显示。左：缩放。点击这个按钮，然后在主窗口拖出一个矩形区域，释放鼠标，就完成了对这个区域的放大。右：恢复到前一个图像（角度和缩放）。当按钮被按下时候，对模型

11、进行操作的时候，模型以框架的形式显示；当按钮没有按下时候，对模拟进行操作时，模型不改变原来的显示模式。当按钮被按下时，以透视图的方式显示图像 当按钮被按下时，显示坐标系，否则不显示坐标系 修改主窗口背景的颜色，点击这个按钮，会弹出如下窗口利用这个工具，可以建立自己习惯背景颜色 Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用 2特征树 上图是展开的特征树，可以看到特征树中包括模型的所有信息，比如长度单位、坐标系、计算域的各部分、计算域中填充的材料、边界条件的设定、初始化条件、网格尺寸。在特征树中，用户可以设置模型的长度单位，选择适当的坐标系（笛卡儿坐标

12、系和柱座标系）。在垂直工具栏中设定的各项都会在特征树中表现出来，可以说，特征树是所分析模型的一个“设置提纲”。在 Parts 和 Material 栏目下，用右键点击不同的体，会出现下面的窗口 Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用选择 Outline（轮廓）和 Transparent（透明），则模型就会以相应的模式进行显示。3垂直工具栏 垂直工具栏中有八个按钮，每个按钮对应一个任务对话窗口。当要模拟一个问题的时 候，需要垂直工具栏中每一个进行设置。下面我们将详细讲述每一个任务对话窗口的设置。设置边界条件和初始化条件设置边界条件和初始化条件

13、对应的任务对话窗口为 Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用?关于工具条，第一项是全部选定，第二项是去除列表中高亮的选项，第三项是去除列表中所有的对象，第四项是回复到前一个选择。?选项是选择边界条件的实体（体或者面）1.边界条件是体的，CFDesign 中只有两种边界条件 Heat Generation 是定义所选择的体在单位尺寸，单位时间内产生多少热量，单位包括 而 Total Heat Generation 是定义单位时间内产生多少热量，单位包括 2.对于边界条件是面的，有很多种边界条件，如下图所示 Email:,Tel:010-6837

14、 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用下面仅对常用的速度，压力，温度边界条件进行详细的讲述。Velocity（速度）：当选择了速度选项的时候，会出现如下对话框 首先是单位（Units）的选择，最长用的是 m/s（米/秒）和 ft/s（英尺/秒）。选择完单位之后，可以选择定常流动（Steady）还是瞬时流动（Transient）。定常流动是指来流速度恒定，不随时间改变；瞬时流动是指来流速度随时间改变，常用的改变模式有周期（Periodic），谐函数（Harmonic）等。在下一个对话框中，可以给出定义速度的方式，一种是垂直于面（Normal），另外一种是分别定义速度分量（X、Y、Z

15、 各个方向的速度）（Components）。在最后一个对话框中，要求用户给出速度的大小或者是每个分量速度的大小。当完成速度的所有设置之后，就可以点击 Apply 按钮，完成一个边界条件的设定。设定的情况可以在特征树中查阅。Pressure（压力）：当选择了压力选项的时候，会出现如下对话框 Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用首先是单位（Units）的选择，最常用的单位是 Pa（帕斯卡），也有其他的单位可以选择，按具体情况而定。选择完单位之后，可以选择定常流动（Steady）还是瞬时流动（Transient）。定常流动是指来流速度恒定，不随时

16、间改变；瞬时流动是指来流速度随时间改变，常用的改变模式有周期（Periodic），谐函数（Harmonic）等。在下一个对话框中，用户可以选择表压（Gage）或者绝对压力（Absolute）。表压：是指压力表的压力，查考于本地大气压的压力（即相对压力），绝对压力：是指当地 绝 对 压 力 的 大 小。比 如，当 本 地 大 气 压 为101325，则 有 公 式101325+=GageAbsolute。下面的对话框是让用户选择静压（Static）或者总压（Total）,静压是指当地的气压，总压是指当地的静压与动压头只和。221vStatic+=Total。在最后一个对话框中，用户可以给出具体压

17、力值。当完成速度的所有设置之后，就可以点击 Apply 按钮，完成一个边界条件的设定。设定的情况可以在特征树中查阅。温度(Temperature)：当选择了温度做边界条件时候，会出现如下对话框 首先是单位（Units）的选择，最常用的单位是 Fahrenheit（华氏温度），Celsius（摄氏温度）。也有其他的单位可以选择，按具体情况而定。选择完单位之后，可以选择定常流动（Steady）还是瞬时流动（Transient）。定常流动是指来流速度恒定，不随时间改变；瞬时流动是指来流速度随时间改变，常用的改变模式有周期（Periodic），谐函数（Harmonic）等。在下一个对话框中，用户可以选

18、择静温（Static）和总温（Total）。静温：当地的温度，即温度计测量到的温度。总温：保持等熵，当流体速度为零时候所取得的温度。20211MTT+=，公式中，T为总温，0T为静温，vpcc=，M为马赫数。Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用对于不可压问题，总温与静温相同，对于不可压问题，则可以按上面的公式来计算总温。对于 CFDesign 软件，对于不可压流动，选择静温，对于要计算传热的可压速问题，选择总温。最后一个对话框中，用户可以给出具体的温度值。以上详细讲述了三种最重要的边界条件的设置，其他边界条件的设置，请参考英文帮助中的相关部

19、分。对于初始化的功能，对于一般的问题，不需要进行设置，默认整个流场以速度为零进行初始化。如果出现收敛问题（不收敛），则可以对整个流场进行等同入口的速度温度等进行初始化。比如有一个模拟课题，来流速度为沿 X 轴 1m/s，如果要对整个流场进行速度初始化，而且设定整个流场的初始速度与来流相同，则设置如下 首先选择对应的体，选择速度，给出适当的单位（m/s），然后给出具体速度的大小，最后点击确定（Apply）即可。Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用设置网格的尺寸设置网格的尺寸 对应的任务对话窗口为?关于工具条，第一项是全部选定，第二项是去除列表

20、中高亮的选项，第三项是去除列表中所有的对象，第四项是回复到前一个选择。?选项是选择体、面、线进行网格尺寸的设置，对于一般的模拟问题，首先要进行面的网格设置，面上的网格要密集一些，这样才能取得比较准确的模拟结果，然后进行体的网格设置，体的网格要稀疏一些，这样网格总量才会少，计算速度才会加快。这样设置之后，在面附近的网格会从密集到稀疏逐渐的改变。对于特殊的问题，首先要进行线的网格设置，然后进行面、体的网格设置。?在这个对话框中，可以给出具体网格尺寸的大小，所给数值的单位是特征树中设定的单位（见前面几章的讲解）。Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专

21、用?当点击时候，会弹出如下对话框 在这个对话框中，用户可以自行设置边界层网格的尺寸和层数（边界层是指贴近壁面的一个薄层，厚度的量级约为Re1，vL=Re，其中为流体密度，v为主流速度大小，为特征尺寸，比如管道的直径，机翼的弦长等，L为流体的粘性系数，在边界层中，速度、压力的梯度很大，所以要求网格光滑、密集）。对话框中给定了缺省的值，边界层网格层数为 3 层，厚度为 0.45，其中 0.45 的意义为：边界层的总高度为壁面网格原始尺寸的 0.45 倍，如下图所示。对于绝大多数问题，缺省的设置都是合适的；但是对于高速的飞行器而言，对边界层网格的要求非常严格，需要选择边界层网格自适应功能（Autom

22、atic Layer Adaptation）。当选定这个功能以后，在迭代到第 37 步的时候，已经获得了基本准确的流场，程序会自动计算壁面的 Y+值，自动调整网格。用户要注意的是，当网格调整之后，至少要再迭代 50 步，才可以获得准确的流场解。至于 Y+，Pyu=+Y，其中为某Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用一个点得密度（比如 P 点），u为该点得摩擦速度，为从 P 点到壁面得距离，Py为该点的粘性系数。设定材料和装置设定材料和装置 对应的对话框为 在这个对话框中，可以完成对所模拟课题中所有的物质，多孔介质，风扇，旋转机械及控制阀。下面

23、将对每一个选项进行说明。?和前面的相同，关于工具条，第一项是全部选定，第二项是去除列表中高亮的选项，第三项是去除列表中所有的对象，第四项是回复到前一个选择。Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用?在对话框中，用户可以制定所选择实体部分的物质和器械。1流体（Fluid）。这里只介绍最常用的两种流体参数的设置，即可压流与不可压流的设置，其他的如水蒸气等选项请参考英文帮助。不可压流体的设置：下图模拟的汽车问题，来流速度大约只有 20m/s，所以应该选择不可压流来模拟（通常认为 Mach0.3，可以看作不可压流；更严格的说法是Mach 0.1 则可视

24、为可压流）。第一步，选中流体区域 第二步，Type 中选择 Fluid（流体）第三步，点击，打开如下对话框 Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用 在 Name（名称）栏中给出名称：air-incompressible。在 Read From 中选择 Air-Constant（密度为常数）然后在 Variation Method 中选择Constant，点击 Apply，OK，回到上一层对话框，点击 Apply，这样就完成了不可压流体参数的设置。对于为常数的密度，粘性系数等选项，用户可以按照实际模拟问题的需要，进行设置。可压流体的设置：对于

25、Mach0.1 的问题，视为流体可压缩，所以要进行可压缩流体参数的设置，比如下面的子弹飞行的模拟问题 第一步，选中流体的相应实体 第二步，Type 中选择 Fluid（流体）Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用第三步，点击，打开如下对话框 在 Name（名称）栏中给出名称：air-compressible。在 Read From 中选择 Air-Constant（密度为常数）然后在 Variation Method 中选择Equation of State，点击 Apply，这样就完成了不可压流体参数的设置。对于其他的流体设置，如蒸汽，水汽

26、混合物等请参看英文帮助。2固体（Solid）。固体的设置比较简单 第一步，选定实体 第二步，在 Type 中选择 Solid 第三步，选择物质，如下图所示 Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用物质库里面包括了最常用的铝、铜、钢、玻璃、PCB 板等材，在一般情况下，用户不需要进入对话框进行参数的设置（除非又特殊要求），点击 Apply 即可完成固体的设置。3旋转区域（Rotating Region）。旋转机械是工程中经常遇到的问题，CFDesign提供了强大的旋转机械的模拟功能，通过诸多算例的验证，表明 CFDesign 模拟旋转机械问题具有

27、高度的准确性，并且计算速度快，设置方便。在模拟旋转机械问题时，首先需要在 CAD 软件（如 Pro/E 等）中，将旋转机械所在的区域单独划分出来，如下图所示的就是一个风扇的模拟问题，可以看到整个计算域分成 3 个体，两个静止的体，一个旋转区域（Rotating Region），对于旋转区域的大小设置没有特别的要求，只要比容纳风扇的空间稍大即可。当选择了旋转区域（Rotating Region）之后，点击，会弹出如下窗口 Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用 在 Name 中给出名字，在 Analysis Type 中选择适当的类型，CFDe

28、sign 提供了三种旋转类型提供选择。Known Rotational Speed（已知旋转速度），Known Driving Torque（已知驱动扭矩），Free Spinning（自由转动）。其中已知旋转速度，是指用户已经知道旋转机械的旋转速度，在右边的对话框给出恒定的旋转速度大小或者给出非定常的速度列表即可。已知驱动扭矩，是指已知驱动旋转机械的扭矩的大小，具体的旋转速度未知，用户在右边的对话框给出具体的扭矩大小即可。自由转动，是指不加任何的外在驱动，依靠流体的流动驱使旋转机械转动，对于这个选项，用户不需要在右边的对话框中输入参数。完成设置之后，点击 OK，回到上层菜单，在下面的对话框中

29、给出转动轴即可，用户可以选择 X，Y，Z 作为转动轴，也可以选择某个面，以垂直与这个面的轴作为转动轴。4CFDesign 还提供了 Resistance（多孔介质），Internal Fan/Pump（内部风扇/泵），以及 Check Valves（控制阀）三种广泛应用的机械。这里将对这三种机械做简略的介绍，具体的设置请参考英文的帮助。Resistance（多孔介质）：在某些分析中，常会遇到流体流过大量的孔或者阻碍物的情况。比如电子系统中常会用到的隔板，为了使空气通过，隔板上会有成百上千个孔。还有比如海绵。CFDesign 提供的 Resistance（多孔介质）模型，使用简单的几何形体，经过

30、必要的设置，就可以方便的解决这些流动问题。Internal Fan/Pump（内部风扇/泵）：内部风扇/泵是模拟在计算域内部存在的动力源问题，这种内部的风扇在电子系统中经常会遇到。Check Valves（控制阀）：控制阀是指，当流量达到用户所定义的最小值的时候，控制阀可以自动的关闭，通常是用来防止倒流的出现。对于以上三种模型的具体情况，请参看英文帮助。Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用 设定模拟的类型设定模拟的类型 对应的对话框为 在这个对话框中，用户可以完成对流动的基本设置，比如是否可压，是否传热等。下面 将进行详细的介绍。?在下面的

31、对话框中，用户可以完成不可压、亚音速和可压缩的设置 Incompressible（不可压）通常是指流动的 MachMach0.3，流动是可压缩的，但是整个流场Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用中没有出现激波。Compressible（可压）是指流动 Mach0.8，流场中可能出现激波。如果选择了 Subsonic（亚音速）或者 Compressible（可压），用户还需要输入 Total Temperature（总温）的大小。总温：保持等熵，当流体速度为零时候所取得的温度。20211MTT+=，公式中，T为总温，0T为静温，vpcc=，M

32、为马赫数。?，在这个对话框中，用户可以设置是否模拟热传递，是否模拟辐射传热。Heat Transfer 缺省的设置是 off，认为流动是绝热的。当选择 on 时候，分析过程中将会模拟热传导，辐射和对流。Radiation（辐射）的缺省设置也是 off，认为传热中包括热传导、热对流，没有辐射传热，通常用在计算域各部分的温度较低的情况下。当流动区域温度很高的时候，辐射模型需要选择 on。当选择了辐射模型的时候，要确保对壁面或者固体设定相应的发射率。如果对计算域中的流体设置了发射率，则相当于对流体所接触的所有的壁面设定了相同的发射率。由于辐射模型是非参与模型，对流体本身设定发射率没有意义；对于壁面或

33、者固体材料，针对不同的接触流体，具有不同的发射率，所以用户在进行此项设置的时候，一定要查取对应的“固体流体”的发射率，然后对壁面/固体进行设定。?如果所模拟的问题涉及到浮力，则需要选定重力选项，CFDesign 缺省设定了重力加速度的大小，用户需要设定重力方向。比如如果-Y 的方向为重力加速度的方向，则填入 0 1 0 表示单元矢量即可。?点击，进入如下窗口进行湍流模型的设定。Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用CFDesign 提供了层流和三种湍流模型。如果用户选定了层流，不需要进行参数设定。CFDesign 提供了 Eddy Visco

34、sity（涡粘性）湍流模型，k-epsilon 湍流模型和RNG 湍流模型。其中 Eddy Viscosity（涡粘性）湍流模型与其他两个模型相比，精度较低，但是计算稳定，容易收敛，一般用在模拟低速的问题，如电子系统散热。当使用其他两个湍流模型不收敛的时候，可以使用 Eddy Viscosity（涡粘性）湍流模型获得收敛解。k-epsilon 湍流模型和 RNG 湍流模型都是双方程模型，其中 RNG湍流模型的模拟效果更精确一些，通常用来模拟具有分离、附着线的问题，但是RNG 湍流模型的计算速度也是最慢的。一般情况下，先使用 k-epsilon 湍流模型计算得到收敛的结果，然后再开启 RNG 湍

35、流模型，继续计算直到得到收敛的结果。Auto Startup（自动开启）控制着开启湍流模型的方式。CFDesign 内部使用了一套步骤来保证湍流计算的收敛和精确。当选定 on 的时候，在前 10 次叠代中使用 Eddy Viscosity（涡粘性）湍流模型，以这个结果作为初始值，开启双方程的湍流模型开始计算，可以看到k和epsilon的收敛监视曲线在第10次叠代的时候会出现突起。CFDesign 采用了几个步骤去获得收敛解，用户可以看到在 10 次，20 次和 50 次叠代的时候的收敛监视曲线会出现突起。在完成 50 次叠代之后，Auto Startup 功能自动关闭。当选定 Lock on

36、之后，Auto Startup 功能将一直开启，当选定 Extend 功能的时候，Auto Startup 功能将延长时间关闭。Turb/Lam Ratio 是定义湍流粘性和层流粘性的比值的，一般的情况下，湍流的粘性是层流的 102103，所以缺省的设置对于大多数问题适用。对于湍流化严重的问题，比如喷流等问题，Turb/Lam Ratio 可能会达到 104的量级。Turbulence Intensity（湍流强度）的定义为：uuIntensity=2 3/2Turbulence，其中u和u分别为脉动速度和平均速度。Roughness（粗糙度），通常认为模型的表面是光滑的，个别情况下需要设定。

37、?点击进入下面的窗口，进行是否计算物质比例的设定。对于水汽混合、蒸汽等物质需要进行此项的选择，对于其他单物质模拟问题，不需要进行此项设定。Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用开始计算开始计算 对应的对话框为?这部分对话框中，用户可以选择定常流动的模拟还是做非定常流动的模拟。如果选择了 Transient（非定常，瞬态）的流动，还需要设定下面对话框中的参数，其中 Time Step Size（时间步长），是指模拟过程中每次推进的时间间隔，Stop Time 是指计算中止的时间，Inner Email:,Tel:010-6837 3930 CA

38、EDA(原 ECSD)淘花/文库专用Iterations 是指在一个时间步长内要叠代的次数。?在这个对话框中，可以设定自动存盘，如果都设成 0，则程序在计算完毕之后自动存盘一次。如果希望程序保存第 50 次叠代的结果，则在 Results Output 中填入 50 即可。推荐在计算过程中，至少保存一次模拟的结果。?这个对话框，对程序进行最后的设定，其中 Analysis Computer 中选定要用来计算的计算机，在 Continue From中选则从哪一步开始继续计算，如果以前保存过中间的结果，可以在下拉菜单中找到相应的叠代次数，继续计算。在 Iterations To Run（叠代次数）

39、中填入希望完成的叠代次数，对于一般的流动模拟，应该保证叠代的次数足够多，这样才能取得比较精确的结果。?点击后，会打开收敛控制的对话窗口 通过鼠标拉动，可以控制收敛的快慢，取值在 00.5 之间，对于绝大多数问题，缺省值的设定是合适的；对于计算过程中出现收敛问题的分析，要将压力收敛值适当的调低到 0.10.3。用户设定的系数r在程序中以oldnewrr)1(+=的方式来进行工作。式子中r即用户设定的 00.5 的控制参数；是某个因变量；new 和 old 的下标分别表示最近一次迭代的结果和上一次迭代的结果。Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用

40、?点击，打开结果输出的选项窗口 这个窗口列出了后处理所需要的各种量，缺省的设置适合于大部分的情况需要，但是有些情况下，比如用户需要了解涡量的分布，则需要打开这个窗口进行选择。注：涡量是衡量流体微团旋转程度的物理量，其大小相当于当地角速度的两倍。监视模拟监视模拟 相应的窗口 Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用 在这个窗口，可以设定特定的点来监视计算收敛的情况；得到计算的过程的摘要；以及进行结果的动画显示。由于这一部分不涉及 CFD 理论，所有的操作也很简单，用户可以参考英文帮助自己完成学习，在此不加赘述。结果显示结果显示 相应的窗口为 Em

41、ail:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用 用户可以在这个窗口中完成所有的后处理，用户可以选取切面显示速度、压力、温度、物质的比例分布等情况；可以作出二维曲线；取出特定的等值面进行分析；得到壁面的升力、阻力、侧力系数等。由于这一部分不涉及 CFD 理论，用户可以参考英文帮助自己完成学习，在此不加赘述。对于一个模拟分析的课题，最重要的是画出完美的网格、设定正确的边界条件、作出正确的模型选择（湍流模型等），但是后处理也是同等的重要。详细完整的从计算域中取出所关心的场、量，才可能对设计工作以有力的指导，所以希望用户参照英文帮助，对这一部分内容进行详细的学习

42、。输出输出 FEA 载荷载荷 CFDesign 模拟分析得到的结果可以输出作为 FEA 分析的载荷，CFDesign 输出的FEA 边界载荷可以被：Nastran，Abaqus，Ansys，Pro/Mechanica，和 Cosmos，还Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用有 FEMAP 等 FEA 软件使用。压力和温度的物面值是使用查值的方式加载到 FEA模型上的，这意味这 FEA 模型的网格不需要和 CFDesign 的网格相匹配。使用使用 CFDesign 和和 FEA 软件协同分析的全过程：软件协同分析的全过程：其中第 14 步要在

43、 FEA 软件中完成，第 59 步在 CFDesign 中完成，第 10 步在 FEA 软件中完成。1准备 FEA 分析的几何模型。这个几何模型必须和 CFDesign 分析的模型具有相同的空间位置、方向。具有相同的大小。2对模型划分有限元网格，网格的具体大小、类型不需要同 CFDesign 网格相同。3 在 FEA 模型中的特定位置给出压力、温度值。给出的压力、温度的具体值任意，因为他们将被 CFDesign 计算的结果所覆盖。4输出一个分析的 deck 文件，对于不同软件，要求不同的输出格式。具体见下面的列表 5完成 CFDesign 的分析之后，点击，来到 FEA 输出窗口。6在窗口 中

44、第一步，点击 Browse，选择适当的输出 deck 格式，注意 Browse 中选择的文件即为在第 4 步中输出的那个 deck 文件。7在 Specify Results to Map 中，选择，压力或者温度。8Reverse Direction 的选项是专门为 FEA 分析所设置的，因为有些 FEA 软件把向内的压力定义为正。9点击。Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用10 一个附加了 CFDesign 计算结果的新的 FEA deck 文件就会产生，这个文件会在原文件名的后面加上_new BC。返回 FEA 软件，导入新的 deck 文件，完成分析。通过上面的 10 步操作，用户就可以将 CFDesign 和 FEA 软件联合起来，分析与流动耦合的变形、热应力等复杂的课题。在 Example 中包含一个计算散热器变形的例子，用户可以自行参考。通过以上三章内容，相信用户已经对于 CFD 的基础理论、CFDesign 的基本操作有所了解。在这个基础上，再对附带例子进行实际的操作之后，用户就可以较为熟练的对自己的课题进行模拟分析了。Email:,Tel:010-6837 3930 CAEDA(原 ECSD)淘花/文库专用