Ansys流体分析

2013-08-14 by:流体分析培训中心来源:仿真在线

Ansys流体分析

ANSYS程序中的FLOTRAN CFD 分析功能是一个用于分析二维及三维流体流动场的先进的工具,使用ANSYS中用于FLOTRAN CFD 分析的FLUID 141 和FLUID 142单元,可解决如下问题:
• 作用于气动翼( 叶) 型上的升力和阻力
• 超音速喷管中的流场
• 弯管中流体的复杂的三维流动

同时,FLOTRAN 还具有如下功能:
• 计算发动机排气系统中气体的压力及温度分布
• 研究管路系统中热的层化及分离
• 使用混合流研究来估计热冲击的可能性
• 用自然对流分析来估计电子封装芯片的热性能
• 对含有多种流体的( 由固体隔开) 热交换器进行研究

Ansys FLOTRAN可执行如下分析:
层流分析
层流中的速度场都是平滑而有序的,高粘性流体(如石油等)的低速流动就通常是层流。

紊流分析
紊流分析用于处理那些由于流速足够高和粘性足够低从而引起紊流波动的流体流动情况,ANSYS中的二方程紊流模型可计及在平均流动下的紊流速度波动的影响。如果流体的密度在流动过程中保持不变或者当流体压缩时只消耗很少的能量,该流体就可认为是不可压缩的,不可压缩流的温度方程将忽略流体动能的变化和粘性耗散。

热分析
流体分析中通常还会求解流场中的温度分布情况。如果流体性质不随温度而变,就可不解温度方程。在共轭传热问题中,要在同时包含流体区域和非流体区域(即固体区域)的整个区域上求解温度方程。在自然对流传热问题中,流体由于温度分布的不均匀性而导致流体密度分布的不均匀性,从而引起流体的流动,与强迫对流问题不同的是,自然对流通常都没有外部的流动源。

可压缩流分析
对于高速气流,由很强的压力梯度引起的流体密度的变化将显著地影响流场的性质,ANSYS对于这种流动情况会使用不同的解算方法。

非牛顿流分析
应力与应变率之间成线性关系的这种理论并不能足以解释很多流体的流动,对于这种非牛顿流体,ANSYS程序提供了三中粘性模式和一个用户自定义子程序。

多组份传输分析
这种分析通常是用于研究有毒流体物质的稀释或大气中污染气体的传播情况,同时,它也可用于研究有多种流体同时存在(但被固体相互隔开)的热交换分析。

流体动力学应用如今已遍及航空航天、船舶、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术、水处理、火灾安全、冶金、环保等众多领域。从高层建筑结构通风到微电机散热,从发动机、风扇、涡轮、燃烧室等旋转机械到整机外流气动分析,流体动力分析CFX可谓无处不在。

CFD是进行传热、传质、动量传递及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术,广泛应用于航天设计、汽车设计、生物医学工业、化工处理工业、涡轮机设计、半导体设计、HAVC&R等诸多工程领域。
流体分析的理论方法和实验方法存在较大的局限,发展得相当缓慢,而随着计算机技术的高速发展,CFD技术开始作为主要的流体分析方法,并在我国得到了飞速的发展。CFD方法具有成本低和能模拟较复杂或较理想过程等优点。

在CFD软件中,FLUENT软件是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。FLUENT的软件设计基于“CFD计算机软件群的概念”,针对每一种流动的物理问题的特点,采用适合于它的数值解法在计算速度、稳定性和精度等各方面达到最佳。

FLUENT为通用的cfd软件包,是目前相对成熟且使用广泛的商用流体分析软件,可以模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动,由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术,因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。其灵活的非结构化网格、基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型,使它在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工和燃料电池等方面有广泛应用。

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