搜索ABAQUS/CFD基简单知识与案例
2017-04-20 by:CAE仿真在线 来源:互联网
本篇文章主要介绍ABAQUS/CFD(Computational Fluid Dynamics计算流体动力学)简单知识和案例展示。
一、基本概念
1) CFD:通过计算机数值计算对包含有流体力学相关物理现象的系统所作的分析。它可以被看作是在流动基本方程(质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程)控制下对流动的数值模拟。通过CFD及与其他物理场的耦合分析可以得到流场内各个位置及时间上的基本物理量(如速度、压力、温度、浓度等)。
2)流体的粘性(Viscocity):流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内内摩擦力以反抗相对运动的性质。流体粘性产生的物理原因主要因为流体的内聚力、分子的动量交换、分子间吸引力、分子不规则运动。
本文部分图片来自百度文库中的《经典流体力学课件-上海交大》
3)牛顿内摩擦定律:液体在做层流运动时,相邻流层之间的切应力与切应变率成线性关系。
比例系数
4)层流与湍流:自然界中的流体流动状态主要有两种形式,即层流(laminar)和湍流(turbulence)。一般来说湍流是普遍的,而层流属于个别现象。没有一个简单统一的湍流模型能够充分处理不同的流动条件和几何构型。在众多当前可用的湍流模型和建模方法{例如雷诺时均方程(RANS)、非稳态雷诺时均方程(URANS)、大涡模拟(LES)、隐式大涡模拟(ILES)以及雷诺时均方程/大涡模拟混合}里选择合适的湍流模型,以符合建立的物理问题模型是一件复杂的事情。(HRLES)。
Abaqus/CFD内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 。各模型的解释建议各位查看相关书籍或者查看“CFD仿真之道”微信公众号下的《绕不开的湍流模型》。
二、案例
本文以水射流为基础,进行喷嘴内流体的CFD仿真案例展示。
1)创建分析模型类型,选择With CFD Model。
2)创建几何部件。在Part Module下点击
Continue,创建喷嘴内流体部件:
2)创建材料属性。本处与其他分析类型创建材料属性步骤一样,只不过是流体材料,材料属性有所不同,建立水的材料属性(密度1000kg/m³,运动粘度约为0.1e-3Pa·s,均匀Homogeneous材质),并赋给创建的零件。复制后如下图:
3)创建装配体,创建由如上当个零件构成的装配体。
4)创建CFD分析步。切换到Step Module下,点击
5)创建载荷和边界条件。点击
辑对话框,进行如下设定速度向内1m/s。
同步骤设定出口边界条件,具体如下图
创建管壁边界条件,点击创建边界条件图标,弹出对话框,选择Fluid Wall Condition,点击Continue。
保持默认属性,点击OK,完成管壁边界条件的创建。
创建预定义湍流场,点击菜单栏Predefined Field→Create,进行如下选择,然后点击Continue,弹出预定义场编辑对话框,然后输入湍流强度和扩散率,此处数值需根据湍流模型和实际数值计算而得,用户可通过网络进行相应的公式查阅,本文展示,未进行计算。
6)网格划分。进行正常网格划分,划分结果如下:
7)与其他类型仿真一样,创建Job,并提交任务,任务完成后,进行后处理动作。用户可查看流体的压力和速度分布等。
本文只是进行Abaqus/CFD仿真的知识简述和流程展示。
文章如有不妥之处,欢迎交流讨论。
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