CFD软件的快速入门

2017-03-07 by:CAE仿真在线来源:互联网

我一向都很反对速成,包括排斥速冻饺子、速溶咖啡。不过在"时间就是金钱"的当今社会,花费大量的时间精力在软件操作的学习上,似乎是资源的极大浪费。下半年要给研究生讲CADCAM,其中会用几节课讲述CAE软件(包括CFD与FEA),要想在短短的两节课让那帮刚从本科走过来学生入门CFD软件,似乎难度颇大,不过倒是有一些快速入门的思路。

首先从学习方法入手。从小到大,老师们交给我们的学习方法都是"循序渐进",都在一味的强调基础的重要。但是这种学习方式,用来学习CFD软件操作,在我看来似乎会很慢。我们目前的CFD软件都是建立在计算流体力学的基础上,如果我们为了使用这些软件,而去从头开始学习计算流体力学、流体力学、数值计算,那得花费多少时间才行呢?当然不是说这些东西

下面是我的学习思路:在学习任一款软件初期,先不管这软件的背景和理论,先找那种stepby step的实例,做上十个八个这种实例再说。在做实例的初期,可能会存在很多困惑,而且随着实例越做越多,困惑也会越来越多。不过没有关系,尽管做下去,什么都不要想,就一味的模仿再模仿。每个实例最好多做几遍,直到放开资料也能操作的程度。此时软件的界面基本上算熟悉了。在熟悉软件界面的时候,囤积了很多的疑惑,可以将它们写在纸上,但是请不要在熟悉界面的时候去找问题答案。CFD软件界面熟悉之后,下一步该是有针对性的练习了,一般是根据自己所处的工程环境而去练习。

CFD一般包括以下一些方面的内容:

(1)常规的流动计算。这是所有CFD计算都要考虑的问题,比如说考察流场分布、升阻力变化等。这里面可能会涉及到层流与湍流的问题。初学者需要找本流体力学的书去看看层流和湍流是如何区分的,需要看看计算流体力学中关于湍流模型的介绍,比如说为何要使用湍流模型、各种湍流模型的形式及适用场合、湍流模型与计算网格之间的联系等等。

(2)传热计算。虽然现实世界中传热现象无处不在,不过如果在一些可简化为等温的情况下,也并非一定要计算传热。如果要计算传热,最好具有传热学的一些理论基础,否则连自己要算什么都不清楚。一些特殊的物理现象往往必须要考虑传热,比如说相变、燃烧、可压缩流动等。

(3)多相流计算。如果计算模型中存在多种流体,则可能会涉及到多相流。

(4)组分扩散计算。这通常包含一般的组分扩散及化学反应过程。化学反应过程最常见的物理现象是燃烧。

(5)其他的一些物理现象。

这些不同的物理现象背后都有其理论基础,如果要想将CFD软件应用到自己的工程中,只有操作基础是远远不够的,还需要努力去掌握这些流体理论。好了,CFD软件操作和工程物理背景理论都很重要,有人会问"计算流体力学理论要不要学?"

我会问"你考驾校的时候,师傅会不会详细的教汽车发动机的原理?"我想一般都不会教的吧,大部分的司机师傅都不太可能懂这些,但是车依然能开得不错。当然,如果懂发动机的工作原理,那估计车子能开得更好了,不是吗?所以说,"计算流体力学理论"对于俺们CFD软件使用者来说,是锦上添花的东西,懂固然更好,能让计算收敛更快。不懂问题其实也不大。

总结一下,CFD门外汉快速入门的方法:前期大量的模仿实例,后期恶补工程背景,闲暇看看计算流体力学理论。

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