CFD-Post处理瞬态结果【转发】

上次演示了利用CFD-Post处理稳态仿真结果的基本流程,见【软件速递】CFD-POST。这次来看看瞬态数据的处理过程。

瞬态数据与时间相关,其通常包含有多个时间点数据,因此瞬态数据处理过程类似于处理多个稳态数据。与稳态处理不同的是,将多个时间点上的状态合在一起,还可以输出物理量随时间变化规律,以及输出动画。

下面以一个简单的案例来描述瞬态数据的处理方式。对于与稳态数据相同的部分,这里略去不提,重点描述输出物理量随时间变化以及动画制作方式。

这里导入的数据来自于Fluent的计算结果。

• 启动CFD-Post,选择菜单File → Load Results…打开文件选择对话框

• 选择第一个cas文件,如下图所示

注意:这里仅仅只需要选择第一个时间序列的cas即可,CFD-Post会自动搜寻当前目录下其他的dat文件,注意文件的命名规则,这是Fluent自动保存形成的文件序列。

• 选择选项Load complete history as:及A single case

• 点击Open按钮导入文件

• 选择菜单Tools → Timesteps Selector,弹出时间步选择对话框,如下图所示

在此对话框中可以选择导入任意时刻的数据。下面先导入最终时间步数据进行流场分析。

• 在Timesteps Selector对话框中,选择时间为21s时刻,如下图所示,点击Apply按钮导入数据

在类似于本案例的圆柱绕流问题中,常用Q准则来显示涡的强度。CFD-Post其实已经包含了Q变量,不过这里为了演示自定义变量的处理方式,我们手动定义个Q变量。

2.1 关于Q准则

Q准则的计算方式是这样的:

先计算应变率张量:

在计算涡量:

则计算Q值:

简化到三维笛卡尔坐标系下的Q值为:

本案例为2D模型,故还可简化为:

2.2 定义表达式

在CFD-Post中定义变量,需要先定义表达式。

• 进入Expressions面板

• 点击鼠标右键选择菜单New,弹出新建表达式对话框,命名为q

• 在下方的Definition面板中输入表达式:

注意:表达式中的各种变量可以通过在空白处点击鼠标右键进行选择。

• 点击Apply按钮完成表达式创建

2.3 定义变量

表达式定义完毕后,还需要以此表达式为基础定义变量。

• 切换到Variables标签页,空白处点击鼠标右键,选择菜单New…弹出变量创建对话框

• 命名变量为q criterion,点击OK按钮创建变量

• 在下方定义窗口中,选择Method为Expression

• 设置Expression为前面创建的q

• 点击按钮Apply完成变量创建

将变量显示在symmetry 1面上。

• 双击模型树节点Symmetry 1

• 属性窗口中Color标签页中,设置Mode为Variable

• 设置Variable为上面创建的q criterion

• 选择Range为Local

• 点击Apply按钮

图形窗口中云图显示如下图所示。

发现看不清楚,重新修改symmetry 1参数。

• 设置Range为User Specified

• 设置Min为0,设置Max为0.3,如下图所示

此时显示云图如下图所示。

可以显示动画效果。

• 选择菜单Tools → Animation弹出动画制作对话框

• 选择Timestep Animation选项

• 激活选项Specify Range for Animation,并设置起始时间步与终止时间步

• 设置Repeat为1

• 激活选项Save Movie,并设置文件保存路径

• 选择视频文件格式Format为MPEG4

• 点击三角形按钮Play the Animation进行动画制作

这里制作的是时间步动画。其实如果时间步太多的话,也可以制作关键帧动画。制作完成的动画如下图所示。

在瞬态计算中,最为重要的目标是获取物理量随时间的变化规律。

• 选择菜单Insert → Location → Point创建点,以默认名称Point 1命名

• 属性窗口中设置点的坐标为[3 0 0.7],点击Apply按钮创建点

• 选择菜单Insert → Chart插入曲线图

• 属性窗口中,设置General标签页,选择Type为XY - Transient of Sequence

• 进入Data Series标签页,设置Data Source为Location,并选择Point 1

• 进入X Axis标签页,可以看到软件自动选择了X坐标为Time

• 进入Y Axis标签页,设置Variable为Velocity

• 点击Apply按钮生成该坐标点位置速度随时间变化曲线

曲线的精细程度与所导入的时间点数据密切相关。由于本案例导入的时间数据不够多,因此绘制的曲线并不光滑。可以将数据导出到其他专业后处理软件中绘制光滑的曲线图。

本案例以一个简单的模型描述了CFD-Post处理瞬态模型的基本流程。包括自定义变量、动画制作以及输出物理量随时间变化曲线。