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1、会计学1流体流体(lit)动力学动力学CFD分析分析第一页，共175页。2001年10月1日Intro-2目录目录目录目录(ml)(ml)第一章第一章第一章第一章FLOTRAN FLOTRAN 计算流体动力学计算流体动力学计算流体动力学计算流体动力学(CFD)(CFD)分析概述分析概述分析概述分析概述 一、一、一、一、FLOTRAN CFD FLOTRAN CFD 分析的概念分析的概念分析的概念分析的概念(ginin)(ginin)二、二、二、二、FLOTRAN FLOTRAN 分析的种类分析的种类分析的种类分析的种类 1 1、层流分析、层流分析、层流分析、层流分析 2 2、紊流分析、紊流分析
2、、紊流分析、紊流分析 3 3、热分析、热分析、热分析、热分析 4 4、可压缩流分析、可压缩流分析、可压缩流分析、可压缩流分析 5 5、非牛顿流分析、非牛顿流分析、非牛顿流分析、非牛顿流分析 6 6、多组份传输分析、多组份传输分析、多组份传输分析、多组份传输分析 Guidelines第1页/共175页第二页，共175页。2001年10月1日Intro-3目录目录(ml)第二章第二章第二章第二章FLOTRANFLOTRAN分析基础分析基础分析基础分析基础 一、一、一、一、FLOTRANFLOTRAN单元的特点单元的特点单元的特点单元的特点 1 1、FLUID141FLUID141单元单元单元单元
3、2 2、FLUID142FLUID142单元单元单元单元 3 3、FLUIDFLUID单元的其他特征单元的其他特征单元的其他特征单元的其他特征 二、使用二、使用二、使用二、使用FLOTRANFLOTRAN单元的一些限制及注意事项单元的一些限制及注意事项单元的一些限制及注意事项单元的一些限制及注意事项 三、三、三、三、FLOTRAN FLOTRAN分析的主要分析的主要分析的主要分析的主要(zh(zh yo)yo)步骤步骤步骤步骤 四、四、四、四、FLOTRAN FLOTRAN分析中产生的一些文件分析中产生的一些文件分析中产生的一些文件分析中产生的一些文件 五、提高收敛性和稳定性的常用的工具五、提
4、高收敛性和稳定性的常用的工具五、提高收敛性和稳定性的常用的工具五、提高收敛性和稳定性的常用的工具 六、六、六、六、FLOTRAN FLOTRAN分析过程中应处理的问题分析过程中应处理的问题分析过程中应处理的问题分析过程中应处理的问题 七、对一个七、对一个七、对一个七、对一个FLOTRANFLOTRAN分析进行评价分析进行评价分析进行评价分析进行评价 八、验证结果八、验证结果八、验证结果八、验证结果 Guidelines第2页/共175页第三页，共175页。2001年10月1日Intro-4目录目录(ml)第三章第三章第三章第三章FLOTRANFLOTRAN设置命令设置命令设置命令设置命令 一、
5、一、一、一、FLOTRANFLOTRAN求解控制命令求解控制命令求解控制命令求解控制命令 二二二二、FLOTRANFLOTRAN执执执执行行行行(zhxng)(zhxng)及及及及输输输输出出出出控控控控制制制制命命命命令令令令 稳态控制参数设置稳态控制参数设置稳态控制参数设置稳态控制参数设置 三三三三、FLOTRANFLOTRAN执执执执行行行行(zhxng)(zhxng)及及及及输输输输出出出出控控控控制制制制命命命命令令令令 瞬态控制参数设置瞬态控制参数设置瞬态控制参数设置瞬态控制参数设置 四、四、四、四、FLOTRANFLOTRAN输出及保存文件控制输出及保存文件控制输出及保存文件控制
6、输出及保存文件控制 五、五、五、五、FLOTRANFLOTRAN输出收敛监测量的控制输出收敛监测量的控制输出收敛监测量的控制输出收敛监测量的控制 六、六、六、六、FLOTRANFLOTRAN流体类型及其特性的可变性控制流体类型及其特性的可变性控制流体类型及其特性的可变性控制流体类型及其特性的可变性控制 七、七、七、七、FLOTRANFLOTRAN流体性质参数设定流体性质参数设定流体性质参数设定流体性质参数设定 八、八、八、八、FLOTRANFLOTRAN分析的坐标系统的指定分析的坐标系统的指定分析的坐标系统的指定分析的坐标系统的指定 九、九、九、九、FLOTRANFLOTRAN分析参考条件的设
7、置分析参考条件的设置分析参考条件的设置分析参考条件的设置 十、指定十、指定十、指定十、指定FLOTRANFLOTRAN分析的旋转坐标系统分析的旋转坐标系统分析的旋转坐标系统分析的旋转坐标系统 十一、指定十一、指定十一、指定十一、指定FLOTRANFLOTRAN分析的重力加速度分析的重力加速度分析的重力加速度分析的重力加速度 十二、设置有助于十二、设置有助于十二、设置有助于十二、设置有助于FLOTRANFLOTRAN求解稳定的参数求解稳定的参数求解稳定的参数求解稳定的参数 Guidelines第3页/共175页第四页，共175页。2001年10月1日Intro-5目录目录(ml)第三章第三章第三
8、章第三章FLOTRANFLOTRAN设置命令（续）设置命令（续）设置命令（续）设置命令（续）十三、设定十三、设定十三、设定十三、设定(sh dn(sh dn)FLOTRAN)FLOTRAN自由度松弛系数自由度松弛系数自由度松弛系数自由度松弛系数 十四、设定十四、设定十四、设定十四、设定(sh dn(sh dn)FLOTRAN)FLOTRAN流体性质松弛因子流体性质松弛因子流体性质松弛因子流体性质松弛因子 十五、设置十五、设置十五、设置十五、设置FLOTRANFLOTRAN分析的自由度限值分析的自由度限值分析的自由度限值分析的自由度限值 十六、选择十六、选择十六、选择十六、选择FLOTRANFL
9、OTRAN各自由度相应的求解器各自由度相应的求解器各自由度相应的求解器各自由度相应的求解器 十七、对十七、对十七、对十七、对FLOTRANFLOTRAN各求解器的控制各求解器的控制各求解器的控制各求解器的控制 十八、设置十八、设置十八、设置十八、设置FLOTRANFLOTRAN湍流模型的一些常数湍流模型的一些常数湍流模型的一些常数湍流模型的一些常数 十九、重新设定十九、重新设定十九、重新设定十九、重新设定(sh dn(sh dn)FLOTRAN)FLOTRAN各分析参数的值各分析参数的值各分析参数的值各分析参数的值 二十、控制二十、控制二十、控制二十、控制FLOTRANFLOTRAN面积积分的
10、阶次面积积分的阶次面积积分的阶次面积积分的阶次 二十一、二十一、二十一、二十一、FLOTRANFLOTRAN多组份疏运分析的设置及控制多组份疏运分析的设置及控制多组份疏运分析的设置及控制多组份疏运分析的设置及控制 二十二、定义二十二、定义二十二、定义二十二、定义FLOTRANFLOTRAN的重启动（续算）控制的重启动（续算）控制的重启动（续算）控制的重启动（续算）控制 二十三、设置并执行一个零迭代二十三、设置并执行一个零迭代二十三、设置并执行一个零迭代二十三、设置并执行一个零迭代FLOTRANFLOTRAN分析分析分析分析 Guidelines第4页/共175页第五页，共175页。2001年1
11、0月1日Intro-6目录目录目录目录(ml)(ml)第四章第四章第四章第四章FLOTRANFLOTRAN边界条件边界条件边界条件边界条件 一、边界条件的类型一、边界条件的类型一、边界条件的类型一、边界条件的类型 二、进口二、进口二、进口二、进口/出口边界条件出口边界条件出口边界条件出口边界条件 三、对称边界条件三、对称边界条件三、对称边界条件三、对称边界条件 四、固定四、固定四、固定四、固定(gdng)(gdng)壁面壁面壁面壁面 五、移动壁面五、移动壁面五、移动壁面五、移动壁面 六、内流六、内流六、内流六、内流 七、外流七、外流七、外流七、外流 八、周期边界八、周期边界八、周期边界八、周期
12、边界 九、热边界条件九、热边界条件九、热边界条件九、热边界条件 十、边界条件总结十、边界条件总结十、边界条件总结十、边界条件总结 十一、边界条件的菜单形式十一、边界条件的菜单形式十一、边界条件的菜单形式十一、边界条件的菜单形式 Guidelines第5页/共175页第六页，共175页。2001年10月1日Intro-7目录目录(ml)第五章第五章第五章第五章FLOTRANFLOTRAN层流和湍流分析算例层流和湍流分析算例层流和湍流分析算例层流和湍流分析算例 一、问题描述一、问题描述一、问题描述一、问题描述 二、分析方法及假定二、分析方法及假定二、分析方法及假定二、分析方法及假定 三、几何尺寸及
13、流体性质三、几何尺寸及流体性质三、几何尺寸及流体性质三、几何尺寸及流体性质 四、分析过程四、分析过程四、分析过程四、分析过程 第第第第1 1步：进入步：进入步：进入步：进入ANSYS ANSYS 第第第第2 2步：设置分析选择步：设置分析选择步：设置分析选择步：设置分析选择 第第第第3 3步：定义单元类型步：定义单元类型步：定义单元类型步：定义单元类型 第第第第4 4步：生成分析区域的几何面步：生成分析区域的几何面步：生成分析区域的几何面步：生成分析区域的几何面 第第第第5 5步：定义单元形状步：定义单元形状步：定义单元形状步：定义单元形状 第第第第6 6步：划分步：划分步：划分步：划分(hu
14、 fn)(hu fn)有限元网格有限元网格有限元网格有限元网格 第第第第7 7步：生成并应用新的工具栏按钮步：生成并应用新的工具栏按钮步：生成并应用新的工具栏按钮步：生成并应用新的工具栏按钮 第第第第8 8步：施加边界条件步：施加边界条件步：施加边界条件步：施加边界条件 第第第第9 9步：求解层流步：求解层流步：求解层流步：求解层流 Guidelines第6页/共175页第七页，共175页。2001年10月1日Intro-8目录目录(ml)第五章第五章第五章第五章FLOTRANFLOTRAN层流和湍流分析算例（续）层流和湍流分析算例（续）层流和湍流分析算例（续）层流和湍流分析算例（续）四、分析
15、过程四、分析过程四、分析过程四、分析过程 第第第第1010步：观察层流分析的结果步：观察层流分析的结果步：观察层流分析的结果步：观察层流分析的结果 第第第第1111步：确定流体粘性如何影响流场特性步：确定流体粘性如何影响流场特性步：确定流体粘性如何影响流场特性步：确定流体粘性如何影响流场特性 第第第第1212步：进行湍流分析步：进行湍流分析步：进行湍流分析步：进行湍流分析 第第第第1313步：对新的出口区划分网格步：对新的出口区划分网格步：对新的出口区划分网格步：对新的出口区划分网格 第第第第1414步：施加湍流分析的载荷步：施加湍流分析的载荷步：施加湍流分析的载荷步：施加湍流分析的载荷 第第
16、第第1515步：改变步：改变步：改变步：改变FLOTRANFLOTRAN分析选项和流体性分析选项和流体性分析选项和流体性分析选项和流体性 第第第第1616步：进行求解步：进行求解步：进行求解步：进行求解 第第第第1717步步步步：将将将将流流流流体体体体速速速速度度度度结结结结果果果果以以以以向向向向量量量量图图图图和和和和路路路路径径径径图图图图的的的的方方方方式式式式进进进进行显示行显示行显示行显示(xi(xi nsh)nsh)第第第第1818步：绘制压力等值线图步：绘制压力等值线图步：绘制压力等值线图步：绘制压力等值线图 Guidelines第7页/共175页第八页，共175页。2001
17、年10月1日Intro-9第一章第一章FLOTRAN 计算流体计算流体(lit)动力学动力学(CFD)分析概分析概述述 第8页/共175页第九页，共175页。2001年10月1日Intro-10在完成本章学习后，我们应该对流体动力学分析的基本概念有所了解，并在完成本章学习后，我们应该对流体动力学分析的基本概念有所了解，并在完成本章学习后，我们应该对流体动力学分析的基本概念有所了解，并在完成本章学习后，我们应该对流体动力学分析的基本概念有所了解，并知道知道知道知道(zh do)(zh do)它的基本分类。它的基本分类。它的基本分类。它的基本分类。ModuleObjective第一讲、第一讲、FL
18、OTRANCFD分析的概念分析的概念第二讲、第二讲、FLOTRAN分析的种类分析的种类第三讲、层流分析第三讲、层流分析第四讲、紊流分析第四讲、紊流分析第五第五(dw)讲、热分析讲、热分析第六讲、可压缩流分析第六讲、可压缩流分析第七讲、非牛顿流分析第七讲、非牛顿流分析第八讲、多组份传输分析第八讲、多组份传输分析LessonObjectives目标目标(mbio)第9页/共175页第十页，共175页。2001年10月1日Intro-11一、一、FLOTRAN CFD 分析分析(fnx)的概念的概念 T-1.FLOTRAN CFD T-1.FLOTRAN CFD 分析的概念分析的概念分析的概念分析的
19、概念 ANSYSANSYS程序中的程序中的程序中的程序中的FLOTRAN CFDFLOTRAN CFD分析功能是一个用于分析二维及三维流体流动分析功能是一个用于分析二维及三维流体流动分析功能是一个用于分析二维及三维流体流动分析功能是一个用于分析二维及三维流体流动 场的场的场的场的先进的工具，使用先进的工具，使用先进的工具，使用先进的工具，使用(sh(sh yng)ANSYSyng)ANSYS中用于中用于中用于中用于FLOTRAN CFDFLOTRAN CFD分析的分析的分析的分析的FLUID 141FLUID 141和和和和FLUID 142 FLUID 142 单元，可解决如下问题：单元，可
20、解决如下问题：单元，可解决如下问题：单元，可解决如下问题：作用于气动翼作用于气动翼作用于气动翼作用于气动翼(叶叶叶叶)型上的升力和阻力型上的升力和阻力型上的升力和阻力型上的升力和阻力 超音速喷管中的流场超音速喷管中的流场超音速喷管中的流场超音速喷管中的流场 弯管中流体的复杂的三维流动弯管中流体的复杂的三维流动弯管中流体的复杂的三维流动弯管中流体的复杂的三维流动同时，同时，同时，同时，FLOTRANFLOTRAN还具有如下功能：还具有如下功能：还具有如下功能：还具有如下功能：计算发动机排气系统中气体的压力及温度分布计算发动机排气系统中气体的压力及温度分布计算发动机排气系统中气体的压力及温度分布计
21、算发动机排气系统中气体的压力及温度分布 研究管路系统中热的层化及分离研究管路系统中热的层化及分离研究管路系统中热的层化及分离研究管路系统中热的层化及分离 使用使用使用使用(sh(sh yng)yng)混合流研究来估计热冲击的可能性混合流研究来估计热冲击的可能性混合流研究来估计热冲击的可能性混合流研究来估计热冲击的可能性 用自然对流分析来估计电子封装芯片的热性能用自然对流分析来估计电子封装芯片的热性能用自然对流分析来估计电子封装芯片的热性能用自然对流分析来估计电子封装芯片的热性能 对含有多种流体的对含有多种流体的对含有多种流体的对含有多种流体的(由固体隔开由固体隔开由固体隔开由固体隔开)热交换器
22、进行研究热交换器进行研究热交换器进行研究热交换器进行研究Objective第10页/共175页第十一页，共175页。2001年10月1日Intro-12二、二、二、二、FLOTRAN FLOTRAN 分析分析分析分析(fnx)(fnx)的种类的种类的种类的种类 T-2.FLOTRAN T-2.FLOTRAN 分析的种类分析的种类分析的种类分析的种类 FLOTRANFLOTRAN可执行如下分析：可执行如下分析：可执行如下分析：可执行如下分析：层流或紊流层流或紊流层流或紊流层流或紊流 传热或绝热传热或绝热传热或绝热传热或绝热 可压缩或不可压缩可压缩或不可压缩可压缩或不可压缩可压缩或不可压缩 牛顿流
23、或非牛顿流牛顿流或非牛顿流牛顿流或非牛顿流牛顿流或非牛顿流 多组份传输多组份传输多组份传输多组份传输这些分析类型并不相互这些分析类型并不相互这些分析类型并不相互这些分析类型并不相互(xingh)(xingh)排斥，例如，一个层流分析可以是传热的或者是绝热的，一排斥，例如，一个层流分析可以是传热的或者是绝热的，一排斥，例如，一个层流分析可以是传热的或者是绝热的，一排斥，例如，一个层流分析可以是传热的或者是绝热的，一个紊流分析可以是可压缩的或者是不可压缩的。个紊流分析可以是可压缩的或者是不可压缩的。个紊流分析可以是可压缩的或者是不可压缩的。个紊流分析可以是可压缩的或者是不可压缩的。Objectiv
24、e第11页/共175页第十二页，共175页。2001年10月1日Intro-13层流层流(cn li)分析分析 T-2.FLOTRAN T-2.FLOTRAN 分析的种类分析的种类分析的种类分析的种类 层流层流层流层流(cn(cn li)li)中的速度场都是平滑而有序的，高粘性流体（如石油等）的低速流动就通常是中的速度场都是平滑而有序的，高粘性流体（如石油等）的低速流动就通常是中的速度场都是平滑而有序的，高粘性流体（如石油等）的低速流动就通常是中的速度场都是平滑而有序的，高粘性流体（如石油等）的低速流动就通常是层流层流层流层流(cn(cn li)li)。Objective第12页/共175页第
25、十三页，共175页。2001年10月1日Intro-14紊流分析紊流分析(fnx)T-2.FLOTRAN T-2.FLOTRAN 分析的种类分析的种类分析的种类分析的种类 紊流分析用于处理那些由于流速足够高和粘性足够低从而引起紊流波动的流体紊流分析用于处理那些由于流速足够高和粘性足够低从而引起紊流波动的流体紊流分析用于处理那些由于流速足够高和粘性足够低从而引起紊流波动的流体紊流分析用于处理那些由于流速足够高和粘性足够低从而引起紊流波动的流体(lit(lit)流动情况，流动情况，流动情况，流动情况，ANSYSANSYS中的二方程紊流模型可计及在平均流动下的紊流速度波动的影响。中的二方程紊流模型可
26、计及在平均流动下的紊流速度波动的影响。中的二方程紊流模型可计及在平均流动下的紊流速度波动的影响。中的二方程紊流模型可计及在平均流动下的紊流速度波动的影响。如果流体如果流体如果流体如果流体(lit(lit)的密度在流动过程中保持不变或者当流体的密度在流动过程中保持不变或者当流体的密度在流动过程中保持不变或者当流体的密度在流动过程中保持不变或者当流体(lit(lit)压缩时只消耗很少的能量，该流体压缩时只消耗很少的能量，该流体压缩时只消耗很少的能量，该流体压缩时只消耗很少的能量，该流体(lit(lit)就可认为是不可压缩的，不可压缩流的温度方程将忽略流体就可认为是不可压缩的，不可压缩流的温度方程将
27、忽略流体就可认为是不可压缩的，不可压缩流的温度方程将忽略流体就可认为是不可压缩的，不可压缩流的温度方程将忽略流体(lit(lit)动能的变化和动能的变化和动能的变化和动能的变化和粘性耗散。粘性耗散。粘性耗散。粘性耗散。Objective第13页/共175页第十四页，共175页。2001年10月1日Intro-15热分析热分析(fnx)T-2.FLOTRAN T-2.FLOTRAN 分析的种类分析的种类分析的种类分析的种类 流体分析中通常还会求解流场中的温度分布情况流体分析中通常还会求解流场中的温度分布情况流体分析中通常还会求解流场中的温度分布情况流体分析中通常还会求解流场中的温度分布情况(qn
28、gkung)(qngkung)。如果流体性质不随温度而变，就可不解。如果流体性质不随温度而变，就可不解。如果流体性质不随温度而变，就可不解。如果流体性质不随温度而变，就可不解温度方程。在共轭传热问题中，要在同时包含流体区域和非流体区域（即固体区域）的整个区温度方程。在共轭传热问题中，要在同时包含流体区域和非流体区域（即固体区域）的整个区温度方程。在共轭传热问题中，要在同时包含流体区域和非流体区域（即固体区域）的整个区温度方程。在共轭传热问题中，要在同时包含流体区域和非流体区域（即固体区域）的整个区域上求解温度方程。在自然对流传热问题中，流体由于温度分布的不均匀性而导致流体密度分域上求解温度方程
29、。在自然对流传热问题中，流体由于温度分布的不均匀性而导致流体密度分域上求解温度方程。在自然对流传热问题中，流体由于温度分布的不均匀性而导致流体密度分域上求解温度方程。在自然对流传热问题中，流体由于温度分布的不均匀性而导致流体密度分布的不均匀性，从而引起流体的流动，与强迫对流问题不同的是，自然对流通常都没有外部的布的不均匀性，从而引起流体的流动，与强迫对流问题不同的是，自然对流通常都没有外部的布的不均匀性，从而引起流体的流动，与强迫对流问题不同的是，自然对流通常都没有外部的布的不均匀性，从而引起流体的流动，与强迫对流问题不同的是，自然对流通常都没有外部的流动源。流动源。流动源。流动源。Objec
30、tive第14页/共175页第十五页，共175页。2001年10月1日Intro-16可压缩流分析可压缩流分析可压缩流分析可压缩流分析(fnx)(fnx)T-2.FLOTRAN T-2.FLOTRAN 分析的种类分析的种类分析的种类分析的种类 对于高速气流，由很强的压力梯度引起的流体密度的变化将显著地影响流场的性质，对于高速气流，由很强的压力梯度引起的流体密度的变化将显著地影响流场的性质，对于高速气流，由很强的压力梯度引起的流体密度的变化将显著地影响流场的性质，对于高速气流，由很强的压力梯度引起的流体密度的变化将显著地影响流场的性质，ANSYSANSYS对于这种对于这种对于这种对于这种流动情况
31、会使用流动情况会使用流动情况会使用流动情况会使用(sh(sh yng)yng)不同的解算方法。不同的解算方法。不同的解算方法。不同的解算方法。Objective第15页/共175页第十六页，共175页。2001年10月1日Intro-17非牛顿非牛顿(ni dn)流分析流分析 T-2.FLOTRAN T-2.FLOTRAN 分析的种类分析的种类分析的种类分析的种类 应力与应变应力与应变应力与应变应力与应变(yngbin)(yngbin)率之间成线性关系的这种理论并不能足以解释很多流体的流动，率之间成线性关系的这种理论并不能足以解释很多流体的流动，率之间成线性关系的这种理论并不能足以解释很多流体
32、的流动，率之间成线性关系的这种理论并不能足以解释很多流体的流动，对于这种非牛顿流体，对于这种非牛顿流体，对于这种非牛顿流体，对于这种非牛顿流体，ANSYSANSYS程序提供了三中粘性模式和一个用户自定义子程程序提供了三中粘性模式和一个用户自定义子程程序提供了三中粘性模式和一个用户自定义子程程序提供了三中粘性模式和一个用户自定义子程序。序。序。序。Objective第16页/共175页第十七页，共175页。2001年10月1日Intro-18多组份传输多组份传输(chun sh)分析分析 T-2.FLOTRAN T-2.FLOTRAN 分析的种类分析的种类分析的种类分析的种类 这种分析通常是用于
33、研究有毒流体物质的稀释或大气中污染气体的传播这种分析通常是用于研究有毒流体物质的稀释或大气中污染气体的传播这种分析通常是用于研究有毒流体物质的稀释或大气中污染气体的传播这种分析通常是用于研究有毒流体物质的稀释或大气中污染气体的传播(chunb)(chunb)情况，同时，它也可情况，同时，它也可情况，同时，它也可情况，同时，它也可用于研究有多种流体同时存在（但被固体相互隔开）的热交换分析。用于研究有多种流体同时存在（但被固体相互隔开）的热交换分析。用于研究有多种流体同时存在（但被固体相互隔开）的热交换分析。用于研究有多种流体同时存在（但被固体相互隔开）的热交换分析。Objective第17页/共
34、175页第十八页，共175页。2001年10月1日Intro-19第二章第二章FLOTRAN分析分析(fnx)基础基础 第18页/共175页第十九页，共175页。2001年10月1日Intro-20本章学习，我们简单介绍本章学习，我们简单介绍本章学习，我们简单介绍本章学习，我们简单介绍FLOTRANFLOTRAN分析分析分析分析(fnx)(fnx)的基础知识，以助的基础知识，以助的基础知识，以助的基础知识，以助于大家对以后的于大家对以后的于大家对以后的于大家对以后的FLOTRANFLOTRAN分析分析分析分析(fnx)(fnx)有个大体的概念。有个大体的概念。有个大体的概念。有个大体的概念。M
35、oduleObjective第一讲、第一讲、FLOTRAN单元的特点单元的特点第二讲、第二讲、FLUID141单元单元第三讲、第三讲、FLUID142单元单元第四讲、第四讲、FLUID单元的其他特征单元的其他特征第五讲、使用第五讲、使用FLOTRAN单元的一些单元的一些(yxi)限制及注意事项限制及注意事项第六讲、第六讲、FLOTRAN单元使用中的一些单元使用中的一些(yxi)限制限制第七讲、第七讲、FLOTRAN分析的主要步骤分析的主要步骤第八讲、第八讲、FLOTRAN分析中产生的一些分析中产生的一些(yxi)文件文件第九讲、提高收敛性和稳定性的常用的工具第九讲、提高收敛性和稳定性的常用的工
36、具第十讲、第十讲、FLOTRAN分析过程中应处理的问题分析过程中应处理的问题LessonObjectives目标目标(mbio)第19页/共175页第二十页，共175页。2001年10月1日Intro-21一、一、FLOTRAN单元单元(dnyun)的特的特点点 T2-1.FLOTRAN T2-1.FLOTRAN单元的特点单元的特点单元的特点单元的特点 ANSYSANSYS中的中的中的中的FLOTRANFLOTRAN单元，即单元，即单元，即单元，即FLUID141FLUID141和和和和FLUID142FLUID142，用于解算单相粘性流体的，用于解算单相粘性流体的，用于解算单相粘性流体的，用
37、于解算单相粘性流体的二维和三维流动、压力和温度分布。对于这些单元，二维和三维流动、压力和温度分布。对于这些单元，二维和三维流动、压力和温度分布。对于这些单元，二维和三维流动、压力和温度分布。对于这些单元，ANSYSANSYS通过质量通过质量通过质量通过质量(zhling)(zhling)、动量和能量三个守恒性质来计算流体的速度分量、压力、以及温度。动量和能量三个守恒性质来计算流体的速度分量、压力、以及温度。动量和能量三个守恒性质来计算流体的速度分量、压力、以及温度。动量和能量三个守恒性质来计算流体的速度分量、压力、以及温度。Objective第20页/共175页第二十一页，共175页。2001
38、年10月1日Intro-22FLUID141单元单元(dnyun)T2-1.FLOTRAN T2-1.FLOTRAN单元的特点单元的特点单元的特点单元的特点 FLUID141FLUID141单元具有下列特征：单元具有下列特征：单元具有下列特征：单元具有下列特征：维数：二维维数：二维维数：二维维数：二维 形状：四节点四边形或三节点三角形形状：四节点四边形或三节点三角形形状：四节点四边形或三节点三角形形状：四节点四边形或三节点三角形 自由度：速度、压力、温度、紊流动能、紊流能量耗散、多达六种流体的各自质量自由度：速度、压力、温度、紊流动能、紊流能量耗散、多达六种流体的各自质量自由度：速度、压力、温
39、度、紊流动能、紊流能量耗散、多达六种流体的各自质量自由度：速度、压力、温度、紊流动能、紊流能量耗散、多达六种流体的各自质量(zhling)(zhling)所占的份额所占的份额所占的份额所占的份额ObjectiveFLUID141单元单元(dnyun)第21页/共175页第二十二页，共175页。2001年10月1日Intro-23FLUID142单元单元(dnyun)T2-1.FLOTRAN T2-1.FLOTRAN单元的特点单元的特点单元的特点单元的特点 FLUID142FLUID142单元具有下列特征：单元具有下列特征：单元具有下列特征：单元具有下列特征：维数：三维维数：三维维数：三维维数：
40、三维形状：四节点四面体或八节点六面体形状：四节点四面体或八节点六面体形状：四节点四面体或八节点六面体形状：四节点四面体或八节点六面体自由度：速度、压力自由度：速度、压力自由度：速度、压力自由度：速度、压力(yl)(yl)、温度、紊流动能、紊流能量耗散、多达六种流体的各自质量所占的份额、温度、紊流动能、紊流能量耗散、多达六种流体的各自质量所占的份额、温度、紊流动能、紊流能量耗散、多达六种流体的各自质量所占的份额、温度、紊流动能、紊流能量耗散、多达六种流体的各自质量所占的份额ObjectiveFLUID142单元单元(dnyun)第22页/共175页第二十三页，共175页。2001年10月1日In
41、tro-24FLUID单元单元(dnyun)的其他特征的其他特征 T2-1.FLOTRAN T2-1.FLOTRAN单元的特点单元的特点单元的特点单元的特点 FLUIDFLUID单元的其他特征包括：单元的其他特征包括：单元的其他特征包括：单元的其他特征包括：用于模拟紊流的二方程紊流模式用于模拟紊流的二方程紊流模式用于模拟紊流的二方程紊流模式用于模拟紊流的二方程紊流模式 有很多推导结果，诸如：流场分析中的马赫数、压力系数、总压、剪应力、有很多推导结果，诸如：流场分析中的马赫数、压力系数、总压、剪应力、有很多推导结果，诸如：流场分析中的马赫数、压力系数、总压、剪应力、有很多推导结果，诸如：流场分析
42、中的马赫数、压力系数、总压、剪应力、壁面处壁面处壁面处壁面处的的的的y-plusy-plus、以及流线函数；热分析中的热流、热交换（膜）系数等。、以及流线函数；热分析中的热流、热交换（膜）系数等。、以及流线函数；热分析中的热流、热交换（膜）系数等。、以及流线函数；热分析中的热流、热交换（膜）系数等。流体边界条件，包括：速度、压力、紊流动能以及紊流能量耗散率。用户无流体边界条件，包括：速度、压力、紊流动能以及紊流能量耗散率。用户无流体边界条件，包括：速度、压力、紊流动能以及紊流能量耗散率。用户无流体边界条件，包括：速度、压力、紊流动能以及紊流能量耗散率。用户无 需提供需提供需提供需提供流场进口处
43、紊流项的边界条件，因流场进口处紊流项的边界条件，因流场进口处紊流项的边界条件，因流场进口处紊流项的边界条件，因FLOTRANFLOTRAN对此提供的缺省值适用对此提供的缺省值适用对此提供的缺省值适用对此提供的缺省值适用 于绝大多于绝大多于绝大多于绝大多数分析。数分析。数分析。数分析。热边界条件，包括：温度、热流、体积热源热边界条件，包括：温度、热流、体积热源热边界条件，包括：温度、热流、体积热源热边界条件，包括：温度、热流、体积热源(ryun)(ryun)、热交换（膜）系数。、热交换（膜）系数。、热交换（膜）系数。、热交换（膜）系数。用户可使用的坐标系有：的卡尔坐标系、柱坐标系、极坐标系和轴对
44、称坐标系。用户可使用的坐标系有：的卡尔坐标系、柱坐标系、极坐标系和轴对称坐标系。用户可使用的坐标系有：的卡尔坐标系、柱坐标系、极坐标系和轴对称坐标系。用户可使用的坐标系有：的卡尔坐标系、柱坐标系、极坐标系和轴对称坐标系。如果所计算的问题是轴对称的，激活旋转（如果所计算的问题是轴对称的，激活旋转（如果所计算的问题是轴对称的，激活旋转（如果所计算的问题是轴对称的，激活旋转（swirlswirl）选项即可算出垂直于对称平）选项即可算出垂直于对称平）选项即可算出垂直于对称平）选项即可算出垂直于对称平面的速度分量。面的速度分量。面的速度分量。面的速度分量。Objective第23页/共175页第二十四页
45、，共175页。2001年10月1日Intro-25二、使用二、使用FLOTRAN单元单元(dnyun)的一些限制及注意事项的一些限制及注意事项 T2-2.FLOTRAN T2-2.FLOTRAN单元的特点单元的特点单元的特点单元的特点 FLOTRANFLOTRAN单元的一些局限性：单元的一些局限性：单元的一些局限性：单元的一些局限性：在同一次分析中不能改变求解的区域在同一次分析中不能改变求解的区域在同一次分析中不能改变求解的区域在同一次分析中不能改变求解的区域 单元不支持单元不支持单元不支持单元不支持(zhch)(zhch)自由流面边界条件自由流面边界条件自由流面边界条件自由流面边界条件 AN
46、SYS ANSYS程序的某些特征不能同程序的某些特征不能同程序的某些特征不能同程序的某些特征不能同FLOTRANFLOTRAN单元一起使用单元一起使用单元一起使用单元一起使用 使用使用使用使用FLOTRANFLOTRAN单元时不能使用某些命令或菜单单元时不能使用某些命令或菜单单元时不能使用某些命令或菜单单元时不能使用某些命令或菜单 当使用当使用当使用当使用ANSYSANSYS的图形用户界面时，程序将只能显示那些在菜单和对话框中的的图形用户界面时，程序将只能显示那些在菜单和对话框中的的图形用户界面时，程序将只能显示那些在菜单和对话框中的的图形用户界面时，程序将只能显示那些在菜单和对话框中的 FL
47、OTRAN SetUpFLOTRAN SetUp部分要求了的特征和选项。部分要求了的特征和选项。部分要求了的特征和选项。部分要求了的特征和选项。Objective第24页/共175页第二十五页，共175页。2001年10月1日Intro-26FLOTRAN单元使用的一些单元使用的一些(yxi)限制限制 T2-2.FLOTRAN T2-2.FLOTRAN单元的特点单元的特点单元的特点单元的特点 当使用当使用当使用当使用FLOTRANFLOTRAN单元时，要避免使用单元时，要避免使用单元时，要避免使用单元时，要避免使用ANSYSANSYS的某些特征和命令，至少，要注意到在使用的某些特征和命令，至少
48、，要注意到在使用的某些特征和命令，至少，要注意到在使用的某些特征和命令，至少，要注意到在使用FLOTRANFLOTRAN单元时与别的分析稍微有些不同，当使用了无效的命令时，程序会给出相应单元时与别的分析稍微有些不同，当使用了无效的命令时，程序会给出相应单元时与别的分析稍微有些不同，当使用了无效的命令时，程序会给出相应单元时与别的分析稍微有些不同，当使用了无效的命令时，程序会给出相应的警告或错误信息。使用的警告或错误信息。使用的警告或错误信息。使用的警告或错误信息。使用FLOTRANFLOTRAN单元要注意如下几点（下面单元要注意如下几点（下面单元要注意如下几点（下面单元要注意如下几点（下面(x
49、i mian)(xi mian)所列命令相所列命令相所列命令相所列命令相应的菜单路径请参见应的菜单路径请参见应的菜单路径请参见应的菜单路径请参见ANSYSANSYS命令手册或联机帮助中的命令手册或联机帮助中的命令手册或联机帮助中的命令手册或联机帮助中的“Commands and Their Location“Commands and Their Location in the GUI”in the GUI”FLOTRAN FLOTRAN单元不能和其他单元联合使用。单元不能和其他单元联合使用。单元不能和其他单元联合使用。单元不能和其他单元联合使用。节点坐标系必须与总体坐标系一致。节点坐标系必须与
50、总体坐标系一致。节点坐标系必须与总体坐标系一致。节点坐标系必须与总体坐标系一致。/CLEAR/CLEAR命令并不破坏业已存在的命令并不破坏业已存在的命令并不破坏业已存在的命令并不破坏业已存在的FLOTRANFLOTRAN结果文件（结果文件（结果文件（结果文件（Jobname.RFLJobname.RFL），这），这），这），这 有助于防止有助于防止有助于防止有助于防止用户不小心破坏那些花了很多时间和精力才求得的结果，用户必用户不小心破坏那些花了很多时间和精力才求得的结果，用户必用户不小心破坏那些花了很多时间和精力才求得的结果，用户必用户不小心破坏那些花了很多时间和精力才求得的结果，用户必 须在