CFD技术

CFD技术及其在大飞机研制中的应用

newmaker 来源：航空制造技术

经过近30年的迅速发展，今天的CFD已经成为飞机、导弹、飞船等航空航天飞行器研制中一种主要的气动分析和设计工具。CFD以其快速、经济、高效、适用面广、约束少、数据详尽等特有的优势改变了传统的气动设计方法，成为航空航天飞行器研制中无可替代的有力工具。

大型运输飞机是指起飞总重量超过100t的各类用途的大型军民用航空运载类飞机，其研制能力是衡量一个国家科技水平、工业水平等综合国力的重要标志。目前，世界上只有美国、欧盟和俄罗斯具有大型民用客机的研制生产实力，而真正具有国际市场竞争能力的只有美国和欧盟。与此同时，在快速反应、快速机动、大量消耗物资的现代战争中，大型军用运输机已成为战争胜负的重要因素之一，其数量和运载效能也是衡量一个国家快速反应能力的重要标志。进入21世纪，我国要实现建设航空强国的目标，迫切需要打开大型运输飞机发展的突破口，以满足国家安全和国民经济建设的双重急需，并带动我国科技水平、工业水平的大幅度提高。大型运输机气动力分析技术是在先进理论方法和成功工程实践的基础上形成和发展起来的，属航空发达国家对我们封锁的关键技术。直到20世纪70年代，在飞机气动力设计工作中，在采用

ICEM CFD教程

四面体网格

? 对于复杂外形，ICEM CFD Tetra具有如下优点：

? 根据用户事先规定一些关键的点和曲线基于8叉树算法的网格生成，生成速度

快，大约为1500 cells/second

? 无需表面的三角形划分，直接生成体网格

? 四面体网格能够合并到混合网格中，并实施平滑操作 ? 单独区域的粗化和细化

? ICEM CFD的CAD(CATIA V4, UG, ProE, IGES, and ParaSolid, etc)接口，保留有CAD几

何模型的参数化描述，网格可以在修改过的几何模型上重新生成

这是生成的燃烧室四面体网格，共有660万网格，生成时间约为50分钟

?

八叉树算法

Tetra网格生成是基于如下的空间划分算法：这种算法需要的区域保证必要的网格密度，但是为了快速计算尽量采用大的单元。

1. 在几何模型的曲线和表面上规定网格尺寸

2. 构造一个初始单元来包围整个几何模型

3. 单元被不断细分来达到最大网格尺寸（每个维的尺寸按照1/2分割，对于三维就是

1/8）

4. 均一化网格来消除悬挂网格现象

5. 构造出最初的最大尺寸单元网格来包围整个模型 6. 节点调整以匹配几何模型形状

7. 剔除材料外的单元

8.

随着IT工业的发展,CPU的体积越来越小,而频率和集成度却大幅度提高,于是芯片的冷却问题就越来越突出。本文运用FLUUENT软件,对风扇装在底部的新型散热器进行了三维数值模拟,分析了散热器周围的流场和温度场分布,揭示其空间分布特征,得出该芯片的散热性能,以便为散热芯片的改进提供数据。

INF O R M A T I O N N o

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20 08

基于 C FCP U蔡中兵1 2、、

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业评测所得结果基本吻合的设计提供相关依据。

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散热器的计算模型一

散热器的数值研究。

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顾建平

对于所有的流动求解方法般是解质量和动量守恒方程对于包括热传导或可压性的流动需要解能量守恒的附加方程 ( 1 )质量守恒方程又称连续性方程：,。,。

22405 1盐城工学院力学课程组 2 11i 6 7南京工程学院力学教研室

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该方程是质量守恒方程的般形式它适用于可压流动和不可压流动源项是从分散的二级相中加入到连续相的质量源项也可以是任何的自定义源项 (2 )动量守恒方程在惯性 (非加速 )坐标系中 i方向上的动量守恒方程为：一

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CFD-边界条件

定义边界条件概述

边界条件包括流动变量和热变量在边界处的值。它是FLUENT分析得很关键的一部分，设定边界条件必须小心谨慎。

边界条件的分类：进出口边界条件：压力、速度、质量进口、进风口、进气扇、压力出口、压力远场边界条件、质量出口、通风口、排气扇；壁面、repeating, and pole boundaries:壁面，对称，周期，轴；内部单元区域：流体、固体(多孔是一种流动区域类型) ；内部表面边界：风扇、散热器、多孔跳跃、壁面、内部。(内部表面边界条件定义在单元表面，这意味着它们没有有限厚度，并提供了流场性质的每一步的变化。这些边界条件用来补充描述排气扇、细孔薄膜以及散热器的物理模型。内部表面区域的内部类型不需要你输入任何东西。) 下面一节将详细介绍上面所叙述边界条件，并详细介绍了它们的设定方法以及设定的具体合适条件。周期性边界条件在本章中介绍，模拟完全发展的周期性流动将在周期性流动和热传导一章中介绍。 使用边界条件面板

边界条件(Figure 1)对于特定边界允许你改变边界条件区域类型，并且打开其他的面板以设定每一区域的边界条件参数 菜单：Define/Boundary Conditions...

Figure

CFD相关软件介绍

2.1CFD及Fluent软件简介2.1.1CFD数值模拟方法及Fluent软件CFD方法是对流场的控制方程组用数值方法将其离散到一系列网格点上并求其离散数值解的一种方法。控制所有流体流动的基本规律是:质量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律。由它们可以分别导出连续性方程、动量方程和能量方程得到纳维尔一斯托克斯偏微分方程组建成N一S方程组。N一S方程组是流体流动所必须遵守的普遍规律。在守恒方程组基础上加上反映流体流动特殊性质的数学模型如湍流模型、燃烧模型、多相流模型等和边界条件、初始条件构成封闭的方程组来数学描述特定流场、流体的流动规律。FLUENT公司开发的FLUENT6.1.12及以后版本可以计算从不可压缩低亚音速到轻度可压缩跨音速直到高度可压缩超音速流体的复杂流动问题。FLUENT6.1.12本身所带的物理模型可以准确的预测层流、过渡流和湍流多种方式的传热和传质、化学反应、多相流和其它复杂现象。它可以灵活的产生非结构网格以适应复杂结构并且能根据初步计算结果调整结构以进行进一步精确计算。

对于所有的流动Flueni都是解质量和动量守恒方程。对于包括热传导或可压性的流动需要解能量守恒的附加方程。对于包括组分混合和反应的流动

PHOENICS等数值模拟软件简介 guanxy 发表于 - 2006-9-26 17:00:00

PHOENICS, STAR-CD, FLUENT, CFX, FIRE, KIVA, CHEMKIN, HRFAC (High resolution fluid analysis code)

PHOENICS

PHOENICS是英国CHAM公司开发的模拟传热、流动、反应、燃烧过程的通用CFD软件，有30多年的历史。网格系统包括：直角、圆柱、曲面、多重网格、加密网格。可以对三维稳态或非稳态的可压缩流或不可压缩流进行模拟，包括非牛顿流、多孔介质中的流动，并且可以考虑粘度、密度、温度变化的影响。PHOENICS的开放性较好，提供对软件现有模型进行修改、增加新模型的功能和接口，可以用FORTRAN语言进行二次开发。

STAR-CD

STAR-CD 是Simulation of Turbulent flow in Arbitrary Region的缩写，CD是Computational Dynamics Ltd, 是基于有限容积法的通用流体计算软件。另外包括用于发动机内部热分析的ES-ICE软件，网格生成工具软件包Proam。可与C

一般来说，线和边单位参数设置，Height、Height Ratio和层数是常用的3个参数。如果只设置了层数而没有设置高度和高度比的话，高度会视同等于最大单元尺寸，高度比视同为1.- E\~. h\

（1） Maximum size

最大单元尺寸，真实值是该值与总体单元缩放因子的乘积。如果采用Curvature/Proximity Based Refinement or Maximum Deviation也可以突破这个限制 （2） Height5 ^, q% U/ x& [

指定垂直表面或者曲线的第一层单元的高度，对于体单元，这个参数能够影响六面体和菱柱的初始网格高度。对于Patch Dependent面网格，使用于曲线时，这个值能够影响沿着曲线的四边形网格的初始高度。例如，可以用于指定沿着螺栓孔一周的四面形网格的初始高度。. [5 m+ ^' y/ s9 k8 u

（3） Height Ratio( [2 U/ X& e* D9 L8 J 从面第一层单元开始的扩大率，这个值乘以前一层网格的高度来决定下一层网格高度。默认值为1.5，可以从1.0~3调整。如果值小于1.0，将会取其倒数，如果值大于3，将会忽略该设置直接采用默认值。当用于曲线时，

CFD技术 迷宫式 油气分离器 优化设计

第37卷　第3期2008年6月小型内燃机与摩托车

SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEVol.37No.3

Jun.2008

基于CFD技术的迷宫式油气分离器优化设计

刘宇恒　郝志勇　贾维新

(浙江大学机械与能源工程学院　浙江　杭州　310027)

摘　要:应用计算流体动力学软件FLUENT对汽车发动机气门室罩内的迷宫式油气分离器进行三维两相流场和油滴颗粒分离效率的数值模拟。通过计算四种分离器结构参数(出口位置、出口直径、V型槽间距和V型槽宽度)下的分离器的分离效率和压降损失,分析了各参数对分离效率的影响,得到分离器性能的规律性结论和分离器的最佳结构参数,用于指导迷宫式油气分离器的设计。关键词:迷宫式分离器　CFD　数值计算　优化设计

中图分类号:TK402　　　文献标识码:A　　　文章编号:1671-0630(2008)03-0050-OptimizationDil

DTechnique

LiuYuheng,HaoZhiyong,JiaWeixin

DepartmentofMechanicalandEnergyEngineering,ZhejiangUniversity(H

一般来说，线和边单位参数设置，Height、Height Ratio和层数是常用的3个参数。如果只设置了层数而没有设置高度和高度比的话，高度会视同等于最大单元尺寸，高度比视同为1.- E\~. h\

（1） Maximum size

最大单元尺寸，真实值是该值与总体单元缩放因子的乘积。如果采用Curvature/Proximity Based Refinement or Maximum Deviation也可以突破这个限制 （2） Height5 ^, q% U/ x& [

指定垂直表面或者曲线的第一层单元的高度，对于体单元，这个参数能够影响六面体和菱柱的初始网格高度。对于Patch Dependent面网格，使用于曲线时，这个值能够影响沿着曲线的四边形网格的初始高度。例如，可以用于指定沿着螺栓孔一周的四面形网格的初始高度。. [5 m+ ^' y/ s9 k8 u

（3） Height Ratio( [2 U/ X& e* D9 L8 J 从面第一层单元开始的扩大率，这个值乘以前一层网格的高度来决定下一层网格高度。默认值为1.5，可以从1.0~3调整。如果值小于1.0，将会取其倒数，如果值大于3，将会忽略该设置直接采用默认值。当用于曲线时，

ＣＡＥ／ＣＦＤ分析基础

院 系：化工与能源学院 年 级：０９级 专 业：安全工程 班 级：一班 姓 名：边会婷

学 号：指导老师：周俊杰

论文

２００９０３５０１０１

ANSYS Workbench 13.0 循环对称分析功能的革新

Ansys 12.1以及之前的版本，要在workbench中对于循环对称结

构进行分析，需要手动插入command才能实现，而从13.0版本开始，这一限制得到了根本的改变，后面再解释这个所谓的根本改变。下面先以一个小例子介绍在workbench 13.0中进行循环对称分析的具体步骤。

首先当然是得到扇区模型，例子中模型的扇形角为30度，如右图所示：

模型导入Mechanical后，单击标签model可以注意到工具栏的变化，单击工具栏上的Symmetry在模型树中插入对称条件，也可以在标签model上单击右键，插入Symmetry，效果是一样的，如右图，

在模型树中单击标签Symmetry可以注意到上方工具栏的变化，单击工具栏上的Cyclic Region在标签Symmetry下插入循环对称域，也可以在标签Symmetry上单击右键，插入Cyclic Region，效果相同，单击新加入