计算流体力学.docx

网上看到有关于 CFD 软件 Fluent 的经典问题 160 答疑的帖子,将之列于此,有些也加上自己的思考,一则为自己以后翻看学****也希望与同样用此软件的朋友交流(该160 问题集答疑来自网上 CFD 论坛,当为大家共同完善、共享之^_^ )。 1对于刚接触到 FLUENT 新手来说,面对铺天盖地的学****资料和令人难读的 FLUENT help ,如何学****才能在最短的时间内入门并掌握基本学****方法呢? 网上回答: 学****任何一个软件,对于每一个人来说,都存在入门的时期。认真勤学是必须的,什么是最好的学****方法,我也不能妄加定论,在此,我愿意将我三年前入门 FLUENT 心得介绍一下,希望能给学****FLUENT 的新手一点帮助。由于当时我需要学****FLUENT 来做毕业设计,老师给了我一本书,韩占忠的《FLUEN T 流体工程仿真计算实例与应用》,当然,学这本书之前必须要有两个条件,第一,具有流体力学的基础,第二,有 FLUENT 安装软件可以应用。然后就照着书上二维的计算例子,一个例子,一个步骤地去学****然后学****三维,再针对具体你所遇到的项目进行针对性的计算。不能急于求成,从前处理器 GAMBIT ,到通过 FLUENT 进行仿真,再到后处理,如TECPLOT ,进行循序渐进的学****坚持, 效果是非常显著的。如果身边有懂得 FLUENT 的老师,那么遇到问题向老师请教是最有效的方法,碰到不懂的问题也可以上网或者查找相关书籍来得到答案。另外我还有本《计算流体动力学分析》王福军的,两者结合起来学****效果更好。我的看法:上述两本书也算不错,为 Fluent 在国内最早的书籍,但是作为入门书我推荐《 Fluent 技术基础及应用实例》清华大学出版社出版,王瑞金、张凯和王刚等人编著,个人觉得详略比较得当,容易上手。 2CFD 计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语:理想流体和粘性流体;牛顿流体和非牛顿流体;可压缩流体和不可压缩流体;层流和湍流;定常流动和非定常流动;亚音速与超音速流动;热传导和扩散等。( /dvbbs/?BoardID=61&ID=1411 ) ( Ideal Fluid )和粘性流体( Viscous Fluid ): 流体在静止时虽不能承受切应力,但在运动时,对相邻的两层流体间的相对运动,即相对滑动速度却是有抵抗的,这种抵抗力称为粘性应力。流体所具备的这种抵抗两层流体相对滑动速度,或普遍说来抵抗变形的性质称为粘性。粘性的大小依赖于流体的性质,并显著地随温度变化。实验表明,粘性应力的大小与粘性及相对速度成正比。当流体的粘性较小(实际上最重要的流体如空气、水等的粘性都是很小的),运动的相对速度也不大时,所产生的粘性应力比起其他类型的力如惯性力可忽略不计。此时我们可以近似地把流体看成无粘性的,这样的流体称为理想流体。十分明显,理想流体对于切向变形没有任何抗拒能力。这样对于粘性而言,我们可以将流体分为理想流体和粘性流体两大类。应该强调指出, 真正的理想流体在客观实际中是不存在的,它只是实际流体在某些条件下的一种近似模型。 ( Newtonian Fluid )和非牛顿流体( non-Newtonian Fluid ): 日常生活和工程实践中最常遇到的流体其切应力与剪切变形速率符合符合牛顿内摩擦定律, 称为牛顿流体。而切应力与变形速率不成线性关系者称为非牛顿流体。非牛顿流体中又因其切应力与变形速率关系特点分为膨胀性流体(Dilalant ),拟塑性流体( Pseudoplastic ),具有屈服应力的理想宾厄流体(Ideal Bingham Fluid )和塑性流体( Plastic Fluid )等。通常油脂、油漆、牛奶、牙膏、血液、泥浆等均为非牛顿流体。非牛顿流体的研究在化纤、塑料、石油、化工、食品及很多轻工业中有着广泛的应用。有些非牛顿流体,其粘滞特性具有时间效应,即剪切应力不仅与变形速率有关而且与作用时间有关。当变形速率保持常量,切应力随时间增大,这种非牛顿流体称为震凝性流体(Rheopectic Fluid )。当变形速率保持常量而切应力随时间减小的非牛顿流体则称为触变性流体( Thixotropic Fluid )。 ( Compressible Fluid )和不可压缩流体( pressible Fluid ): 在流体的运动过程中,由于压力、温度等因素的改变,流体质点的体积(或密度,因质点的质量一定),或多或少有所改变。流体质点的体积或密度在受到一定压力差或温度差的条件下可以改变的这个性质称为压缩性。真实流体都是可以压缩的。它的压缩程度依赖于流体的性质及外界的条件。例如水在 100 个大气压下,容积缩小 % ,温度从 20°变化到 100 °,容积降