搜索ABAQUS/CFD基簡單知識與案例
2017-04-20 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
本篇文章主要介紹ABAQUS/CFD(Computational Fluid Dynamics計算流體動力學)簡單知識和案例展示。
一、基本概念
1) CFD:通過計算機數值計算對包含有流體力學相關物理現象的系統所作的分析。它可以被看作是在流動基本方程(質量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程)控制下對流動的數值模擬。通過CFD及與其他物理場的耦合分析可以得到流場內各個位置及時間上的基本物理量(如速度、壓力、溫度、濃度等)。
2)流體的粘性(Viscocity):流體內部質點間或流層間因相對運動而產生內內摩擦力以反抗相對運動的性質。流體粘性產生的物理原因主要因為流體的內聚力、分子的動量交換、分子間吸引力、分子不規則運動。
本文部分圖片來自百度文庫中的《經典流體力學課件-上海交大》
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3)牛頓內摩擦定律:液體在做層流運動時,相鄰流層之間的切應力與切應變率成線性關系。
比例系數
4)層流與湍流:自然界中的流體流動狀態主要有兩種形式,即層流(laminar)和湍流(turbulence)。一般來說湍流是普遍的,而層流屬于個別現象。沒有一個簡單統一的湍流模型能夠充分處理不同的流動條件和幾何構型。在眾多當前可用的湍流模型和建模方法{例如雷諾時均方程(RANS)、非穩態雷諾時均方程(URANS)、大渦模擬(LES)、隱式大渦模擬(ILES)以及雷諾時均方程/大渦模擬混合}里選擇合適的湍流模型,以符合建立的物理問題模型是一件復雜的事情。(HRLES)。
Abaqus/CFD內可用的湍流模型包括:ILES模型,Spalart-Allmaras (SA)模型, RNG k– ε 模型, realizable k– ε模型, SST k– ω 。各模型的解釋建議各位查看相關書籍或者查看“CFD仿真之道”微信公眾號下的《繞不開的湍流模型》。
二、案例
本文以水射流為基礎,進行噴嘴內流體的CFD仿真案例展示。
1)創建分析模型類型,選擇With CFD Model。
2)創建幾何部件。在Part Module下點擊
Continue,創建噴嘴內流體部件:
2)創建材料屬性。本處與其他分析類型創建材料屬性步驟一樣,只不過是流體材料,材料屬性有所不同,建立水的材料屬性(密度1000kg/m3,運動粘度約為0.1e-3Pa·s,均勻Homogeneous材質),并賦給創建的零件。復制后如下圖:
3)創建裝配體,創建由如上當個零件構成的裝配體。
4)創建CFD分析步。切換到Step Module下,點擊
5)創建載荷和邊界條件。點擊
輯對話框,進行如下設定速度向內1m/s。
同步驟設定出口邊界條件,具體如下圖
創建管壁邊界條件,點擊創建邊界條件圖標,彈出對話框,選擇Fluid Wall Condition,點擊Continue。
保持默認屬性,點擊OK,完成管壁邊界條件的創建。
創建預定義湍流場,點擊菜單欄Predefined Field→Create,進行如下選擇,然后點擊Continue,彈出預定義場編輯對話框,然后輸入湍流強度和擴散率,此處數值需根據湍流模型和實際數值計算而得,用戶可通過網絡進行相應的公式查閱,本文展示,未進行計算。
6)網格劃分。進行正常網格劃分,劃分結果如下:
7)與其他類型仿真一樣,創建Job,并提交任務,任務完成后,進行后處理動作。用戶可查看流體的壓力和速度分布等。
本文只是進行Abaqus/CFD仿真的知識簡述和流程展示。
文章如有不妥之處,歡迎交流討論。
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