Me gustaría un tutorial sobre Fluent y el procesador grid Gambit
Descripción general
Este tutorial presenta principalmente el uso de FLUENT, con ejemplos de cálculo relevantes, para que cada usuario pueda acumular experiencia relevante mientras aprende. Este tutorial se divide aproximadamente en las siguientes cuatro partes: la primera parte incluye información introductoria, información de la interfaz de usuario, entrada y salida de archivos, sistema de unidades, cuadrícula, condiciones de contorno y propiedades físicas. Las partes 2 y 3 contienen información sobre el modelo físico, las soluciones y la adaptación de la malla. La cuarta parte incluye generación de interfaz, posprocesamiento, informes gráficos, procesamiento paralelo, funciones personalizadas y la definición de funciones y variables de campo de flujo utilizadas por FLUENT.
El siguiente es un breve resumen de cada capítulo
Primera parte:
l Primeros pasos: este capítulo describe las capacidades informáticas de FLUENT y sus interfaces con otros programas. Presenta cómo seleccionar la forma de solución adecuada para una aplicación específica y describe los pasos generales para la resolución de problemas. En este capítulo, damos un ejemplo de cálculo simple que puede ejecutar en su propia computadora.
l Uso de la interfaz: este capítulo describe cómo utilizar la interfaz de usuario, la interfaz de texto y la ayuda en línea. Al mismo tiempo, también se proporcionan algunos métodos de procesamiento remoto y procesamiento por lotes. (Consulte la ayuda en línea para conocer comandos específicos de la interfaz de texto)
l Lectura y escritura de archivos: este capítulo describe los archivos y archivos impresos que FLUENT puede leer y escribir.
l Sistema de unidades: este capítulo describe cómo utilizar los sistemas de unidades estándar y personalizados proporcionados por FLUENT.
l Lectura y manipulación de cuadrículas: este capítulo describe las diversas fuentes de cuadrículas computacionales y explica cómo obtener información de diagnóstico sobre las cuadrículas y otros métodos para modificar la cuadrícula. Este capítulo también describe el uso de mallas no conformes.
l Condiciones de contorno: este capítulo describe los diversos tipos de condiciones de contorno proporcionadas por FLUENT, cómo usarlas, cómo definirlas y cómo definir perfiles de contorno y fuentes volumétricas.
l Propiedades físicas: este capítulo describe cómo definir las propiedades físicas y las ecuaciones de los fluidos. FLUENT utiliza esta información para procesar su información de entrada.
Parte 2:
l Modelos físicos básicos: este capítulo describe los modelos físicos utilizados por FLUENT para calcular el flujo de fluido y la conducción de calor (incluyendo convección natural, flujo periódico, conducción de calor, remolinos). , flujo de rotación, flujo compresible, flujo no viscoso y flujo dependiente del tiempo). Además de los datos de entrada necesarios para utilizar estos modelos, este capítulo también incluye información sobre escalares personalizados.
l Modelo de turbulencia: Este capítulo describe el modelo de turbulencia y las condiciones de uso de FLUENT.
l Modelo de radiación: Este capítulo describe el modelo de radiación térmica y las condiciones de uso de FLUENT.
l Transporte de componentes químicos y flujo de reacción: este capítulo describe los modelos de transporte de componentes químicos y flujo de reacción y cómo utilizarlos. Este capítulo describe el uso de prePDF en detalle.
l Modelos de formación de contaminación: este capítulo describe modelos de formación de NOx y hollín, y cómo utilizarlos.
Tercera parte:
l Simulación de cambio de fase: este capítulo describe el modelo de cambio de fase de FLUENT y cómo usarlo.
l Modelo de cambio de fase discreto: este capítulo describe el modelo de cambio de fase discreto de FLUENT y cómo usarlo.
l Modelo de flujo multifásico: Este capítulo describe el modelo de flujo multifásico de FLUENT y cómo utilizarlo.
l Flujos en zonas en movimiento: este capítulo describe el uso de un único sistema de coordenadas giratorio, múltiples sistemas de coordenadas en movimiento y cuadrículas deslizantes en FLUENT.
l Uso de Solver: Este capítulo describe cómo utilizar el solucionador (solver) de FLUENT.
l Adaptación de malla: este capítulo explica la función de refinamiento de malla adaptable a la solución en FLUENT y cómo usarla.
Parte 4:
l Creación de pantalla y generación de informes. interfaces de datos: este capítulo explica cómo crear superficies en el dominio en el que puede examinar los datos de la solución FLUENT
l Gráficos y visualización: este capítulo describe herramientas gráficas para examinar las soluciones FLUENT
l Informes alfanuméricos: este capítulo describe cómo obtener datos de flujo, fuerza, integral de superficie y otros datos de solución.
l Definición de función de campo de flujo: Este capítulo describe cómo definir las variables de flujo en el menú desplegable de selección de variables que aparece en el panel FLUENT, y nos dice cómo crear nuestra propia función de campo de flujo personalizada. .
l Procesamiento paralelo: este capítulo describe las características del procesamiento paralelo y el uso de FLUENT.
l Funciones personalizadas: este capítulo describe cómo formar sus propias funciones a través de condiciones de contorno definidas por el usuario y Propiedades físicas. Software FLUIDO.
Cómo utilizar este manual
l Dependiendo de su familiaridad con CFD y FLUENT, puede utilizar este manual de varias maneras
Para principiantes, se recomienda De la siguiente manera:
l Para comprender las capacidades informáticas y los métodos de inicio de FLUENT, es mejor leer el capítulo "Introducción". Este capítulo le brinda sugerencias para elegir una forma de solución y le brinda un sencillo tutorial de autoaprendizaje en el que utilizamos FLUENT para resolver un problema simple.
l Para saber cómo utilizar la interfaz y el control remoto, consulte el capítulo "Uso de la interfaz"
l El método de lectura y escritura de archivos se encuentra en el capítulo "Lectura y escribir archivos"
l Antes de comenzar a resolver el problema, necesitamos importar la malla. Para saber cómo importar e inspeccionar la malla, consulte el capítulo "Lectura y manipulación de la malla". Para conocer el proceso de adaptación de la solución, consulte el capítulo "Adaptación de la red"
l Para seleccionar un modelo físico, consulte "Modelo físico básico: flujo en un sistema de coordenadas en movimiento"
l Para Para obtener información sobre las condiciones de contorno, consulte el capítulo "Condiciones de contorno". Para conocer las propiedades del fluido, consulte el capítulo "Propiedades físicas"
l Para configurar los parámetros de la solución, consulte el capítulo "Uso del Solver"
l Para mostrar y analizar los resultados, consulte el capítulo "Visualización de datos y creación de interfaz de informes de datos: informes alfanuméricos"
l Para comprobar la definición de variables de flujo en FLUENT, consulte el capítulo "Definición de la función del campo de flujo".
l Acerca de la computación paralela de FLUENT Para obtener soluciones, consulte el capítulo "Procesamiento paralelo"
l Para obtener ayuda en línea sobre cómo utilizar FLUENT, consulte el capítulo "Interfaz de usuario"
l Si tiene preguntas específicas y las herramientas que desea utilizar, consulte la lista y el índice de contenido relacionado.
Para usuarios experimentados, se proporcionan las siguientes sugerencias:
Si Si es un usuario experimentado, solo necesita encontrar información específica; luego, existen tres formas diferentes de utilizar este manual. La tabla de contenidos y las listas de temas están organizadas en orden de programa, lo que le permite seguir los pasos de un programa específico para encontrar material relevante. Este manual le proporciona dos índices diferentes: 1. Índice de comandos, que le proporciona métodos específicos para utilizar comandos de panel y de texto. 2. Índice de categorías, que le proporciona información para una categoría específica (no existe dicho índice en la ayuda en línea, solo puede encontrarlo en el manual impreso).
Convenciones de composición tipográfica de este manual
Para facilitar el aprendizaje de los usuarios, este tutorial cuenta con varias convenciones de composición tipográfica convencionales.
l Usamos "/" para ingresar al panel de control en el menú desplegable. Por ejemplo, Definir/Materiales... nos dice que seleccionemos Materiales... en el menú desplegable Definir.
l Dado que no se ha traducido completamente, aún quedan por determinar otras condiciones de formato.
Cuándo utilizar el ingeniero de soporte
El ingeniero de soporte puede ayudarle a planificar su proyecto de modelo CFD y resolver las dificultades que encuentre al usar FLUENT. Recomendamos utilizar el ingeniero de soporte cuando tenga dificultades. Pero hay algunas cosas que debes tener en cuenta antes de usarlo:
l Lee atentamente la información en el manual sobre el comando que usaste y causó el problema
l Recuerda cada paso que condujo a el problema
l Si es posible, escriba el mensaje de error que ocurrió
l Para problemas particularmente difíciles, guarde los registros y manuscritos cuando FLUENT encontró problemas. Es el mejor recurso cuando se trata de resolución de problemas.
Capítulo 1 Introducción
Este capítulo ofrece una introducción general a FLUENT, que incluye: las capacidades informáticas de FLUENT, orientación sobre la resolución de problemas y selección de formas de solución. Para facilitar la comprensión, mostramos un ejemplo simple en este capítulo, cuyo archivo grid ya está preparado en el CD de instalación.
Introducción
FLUENT es un programa informático utilizado para simular el flujo de fluidos y la transferencia de calor con formas complejas. Proporciona una flexibilidad de malla completa; puede utilizar mallas no estructuradas como mallas triangulares o cuadriláteras 2D, mallas tetraédricas/hexaédricas/piramidales 3D para resolver flujos con formas complejas. Incluso se pueden utilizar mallas híbridas no estructuradas. Le permite modificar (refinar/aproximar) la malla según las características específicas de la solución.
Para regiones de grandes gradientes, como capas de corte libre y capas límite, las mallas adaptativas son muy útiles para predecir el flujo con mucha precisión. Esta característica reduce significativamente el tiempo necesario para producir una "buena" malla en comparación con las mallas estructuradas y estructuradas en bloques. Para una precisión determinada, el método de refinamiento de adaptación de la solución hace que el método de refinamiento de la malla sea muy simple y reduce el esfuerzo computacional. La razón de esto es que el refinamiento de la malla se limita a aquellos dominios de solución que requieren más mallas.
FLUENT está escrito en lenguaje C, por lo que tiene una gran flexibilidad y capacidades. Por lo tanto, es posible la asignación dinámica de memoria, estructuras de datos eficientes y un control flexible de la solución. Además, para una ejecución eficiente, control interactivo y flexibilidad para adaptarse a varias máquinas y sistemas operativos, FLUENT utiliza una arquitectura cliente/servidor, por lo que permite que los programas se ejecuten de forma independiente tanto en las estaciones de trabajo de los usuarios como en servidores potentes.
En FLUENT, el cálculo y visualización de soluciones se puede completar a través de la interfaz interactiva y la interfaz del menú. La interfaz de usuario está escrita en lenguaje Scheme y dialecto LISP. Los usuarios avanzados pueden personalizar y optimizar la interfaz escribiendo macros de menú y funciones de menú.
Estructura del programa
El CD FLUENT incluye: FLUENT solver; prePDF, un programa para simular la grabación de PDF; GAMBIT, un programa de preprocesamiento para simulación de geometría y generación de mallas, preprocesamiento adicional; programa de procesamiento que puede generar mallas de volumen a partir de mallas de límites existentes (traductores) importar mallas de superficie o mallas de volumen desde archivos en software CAD/CAE como ANSYS, I-DEAS, NASTRAN, PATRAN, etc. La Figura 1 muestra la estructura organizativa de las partes anteriores.
Nota: En el manual de usuario de Fluent, "grid" y "mesh" son dos palabras con el mismo significado
Figura 1: Estructura básica del programa
Podemos usar GAMBIT para generar el La estructura geométrica y la malla (si desea saber más, puede consultar el archivo de ayuda de GAMBIT. El archivo de ayuda específico se encuentra en este CD y también se puede encontrar en Internet), o puede utilizar la malla de límites conocida (por GAMBIT o (generado por software CAD/CAE de terceros) utiliza Tgrid para generar mallas triangulares, mallas tetraédricas o mallas híbridas. Para obtener más información, consulte el manual del usuario de Tgrid. También es posible utilizar otro software para generar la malla requerida por FLUENT, como ANSYS (Swanson Analysis Systems, Inc.), I-DEAS (SDRC o MSC/ARIES, MSC/PATRAN y MSC/NASTRAN (todos MacNeal); -Software de las empresas Schwendler). Las interfaces con otro software CAD/CAE pueden evolucionar a discreción del usuario, pero la mayoría del software CAD/CAE puede producir mallas en los formatos anteriores.
Una vez leída la malla en FLUENT, la tarea restante es realizar los cálculos utilizando el solucionador. Esto incluye establecer condiciones límite, establecer propiedades físicas de fluidos, ejecutar soluciones, optimizar cuadrículas y ver y posprocesar resultados.
PreBFC y GeoMesh son los nombres de los preprocesadores FLUENT, que se utilizarán antes de utilizar GAMBIT. Para aquellos que todavía utilizan estos dos software, en este manual pueden consultar la introducción detallada de preBFC y GeoMesh.
Capacidades de este programa
El solucionador FLUENT tiene las siguientes capacidades de simulación:
l Utilice cuadrículas adaptativas no estructuradas para simular campos de flujo 2D o 3D. utilizadas principalmente incluyen triángulos/pentágonos, cuadriláteros/pentágonos o mallas híbridas, entre las cuales las mallas híbridas incluyen prismas y pirámides.
(Se aceptan tanto malla uniforme como malla de nodos suspendidos)
l Flujo incompresible o compresible
l Análisis de estado estacionario o de transición
l Flujo no viscoso, laminar y turbulento
l Flujo newtoniano o no newtoniano
l Conducción de calor por convección, incluidas la convección natural y la convección forzada
l Conducción y convección de calor acopladas
l Modelo de conducción de calor por radiación
l Sistema de coordenadas inercial (estacionario) Modelo de sistema de coordenadas no inercial (giratorio)
l Marco de referencia de movimiento múltiple, incluida la interfaz de rejilla deslizante y el rotor Mezcla interfaz para modelado de interacción /estator
l Mezcla y reacción de componentes químicos, incluido el submodelo de combustión y el modelo de reacción de deposición superficial
l Calor, masa, momento, turbulencia y componentes químicos Volumen de control fuente
l Cálculo de trayectorias lagrangianas de la fase discreta de partículas, gotas y burbujas, incluido el acoplamiento con la fase continua
l Flujo poroso
l One- modelo dimensional de ventilador/intercambio de calor
l Flujo bifásico, incluida cavitación
l Flujo de superficie libre con formas complejas
Arriba Cada función permite que FLUENT tenga un amplia gama de aplicaciones, principalmente en los siguientes aspectos
l Aplicaciones de procesos y equipos de proceso
l Generación de energía de petróleo/gas y aplicaciones medioambientales
l Aeroespacial y turbomaquinaria Aplicaciones
l Aplicaciones en la industria automotriz
l Aplicaciones de intercambio de calor
l Electrónica/HVAC/Aplicaciones
l Aplicaciones de manipulación de materiales
l Diseño arquitectónico e investigación de incendios
En resumen, FLUENT es un software ideal para simular flujo incompresible/compresible en estructuras de campo de flujo complejas. Para diferentes campos y modelos de flujo, FLUENT también proporciona otros solucionadores, incluidos NEKTON, FIDAP, POLYFLOW, IcePak y MixSim.
Descripción general del uso de FLUENT
FLUENT utiliza mallas no estructuradas para acortar el tiempo necesario para generar mallas, simplificando la simulación de formas geométricas y el proceso de generación de mallas. En comparación con las rejillas estructuradas tradicionales de bloques múltiples, puede simular campos de flujo con estructuras geométricas más complejas y tiene las características de adaptar la rejilla al campo de flujo. FLUENT también puede utilizar mallas ajustadas al cuerpo y mallas estructuradas en bloques (como las de FLUENT 4 y muchos otros solucionadores de CFD). FLUENT puede manejar mallas triangulares y cuadriláteras en flujos 2D, y mallas tetraédricas, mallas hexagonales, mallas piramidales y mallas de cuña (o una mezcla de las mallas anteriores) en flujos 3D. Esta flexibilidad en el manejo de mallas nos permite determinar la topología de malla más adecuada para una aplicación específica al seleccionar un tipo de malla.
En grandes áreas de gradiente del campo de flujo, podemos adaptarnos a varios tipos de cuadrículas. Pero primero debe generar la malla inicial fuera del solucionador. La malla inicial puede usarse GAMBIT, Tgrid o un sistema CAD con un conversor de importación de malla.
Planifique su análisis CFD
Cuando decide utilizar FLUENT para resolver un determinado problema, primero debe considerar las siguientes cuestiones: Definir los objetivos del modelo: qué se debe obtener del CFD modelo ¿El resultado? ¿Qué precisión necesita del modelo? Elija un modelo computacional: ¿Cómo aislará el sistema físico que necesita simular y dónde comenzará y terminará la región computacional? ¿Qué condiciones de contorno se utilizan en los límites del modelo? ¿Problema bidimensional o problema tridimensional? ¿Qué tipo de topología de red es adecuada para resolver el problema? Selección del modelo físico: ¿flujo no viscoso, laminar o turbulento? ¿Estable o irregular? ¿Flujo compresible o incompresible? ¿Es necesario aplicar otros modelos físicos? Procedimiento para determinar la solución: ¿Se puede simplificar el problema? ¿Quiere utilizar el formato de solución y los valores de parámetros predeterminados? ¿Qué formato de solución se puede utilizar para acelerar la convergencia? ¿Hay suficiente memoria para usar una computadora multigrid? ¿Cuánto tiempo lleva obtener una solución convergente? Tiene sentido considerar estas cuestiones en detalle antes de utilizar el análisis CFD para sus simulaciones. Cuando planifique un proyecto CFD, aproveche el soporte técnico disponible para los usuarios de FLUENT. .
Pasos para la resolución del problema
Después de determinar las características del problema a resolver, necesita los siguientes pasos básicos para resolver el problema:
1. Crea una cuadrícula.
2. Ejecute el solucionador adecuado: 2D, 3D, 2DDP, 3DDP.
3． Cuadrícula de entrada
4. Revisa la grilla
5. Seleccione el formato de la solución
6. Elige las ecuaciones básicas a resolver: flujo laminar o flujo turbulento (no viscoso), componentes químicos o reacciones químicas, modelo de conducción de calor, etc.
7. Determine qué modelos adicionales se necesitan: ventiladores, intercambiadores de calor, medios porosos, etc.
8. .Especificar las propiedades físicas del material
8. Especificar condiciones de contorno
9. Parámetros de control de la solución reguladora
10. Inicialice el campo de flujo
11. Calcula la solución
12. Resultados de la inspección
13. Guardar resultados
14. Si es necesario, refine la malla y cambie los modelos numéricos y físicos.
El primer paso requiere el modelo de estructura geométrica y la generación de malla. Puede utilizar GAMBIT o un sistema CAD independiente para generar mallas y modelos geométricos. También puede utilizar Tgrid para generar una malla de volumen a partir de una malla de superficie existente. También puede generar mallas de volumen a partir de paquetes de software CAD relevantes y luego leerlas en Tgrid o FLUENT (consulte el capítulo sobre importación de mallas para obtener más detalles).
En cuanto a la información detallada sobre la creación de figuras geométricas y la generación de mallas, consulte los manuales de software correspondientes
El segundo paso es iniciar el solucionador FLUENT
Los detalles de los pasos tres al catorce serán Operación que se presenta más adelante, la siguiente tabla nos indica qué paso requiere qué software
Tabla 1: descripción general del menú FLUENT
Pasos de la solución
Menú
Leer en malla
Menú Archivo
Verificar malla
Menú Malla
Seleccionar formato de resolución
Definir Menú
Seleccionar ecuación básica
Menú Definir
Propiedades del material
Menú Definir
Condiciones de contorno
Menú Definición
Ajustar controles de solución
Menú Resolver
Inicializar campo de flujo
p>Menú Solución
Calcular solución
Menú de solución
Comprobación de resultados
Menú de visualización y menú de trazado Menú de informe
Guardar resultados
Menú Archivo
Grid Adapt
Menú Adaptar
Iniciar FLUENT
Los métodos para iniciar FLUENT son diferentes entre UNIX y Windows NT. Consulte la introducción correspondiente para obtener más detalles. También se configuran diferentes procesos de instalación para permitir que FLUENT se inicie correctamente.
Solucionadores de precisión simple y doble precisión
FLUENT incluye estos dos solucionadores en todos los sistemas operativos informáticos. Los solucionadores de precisión simple son eficientes y precisos en la mayoría de los casos, pero para algunos problemas es más apropiado un solucionador de precisión doble. Aquí hay algunos ejemplos:
Si la escala de longitud de las figuras geométricas difiere demasiado (como una tubería delgada), el cálculo de cuadrícula de precisión simple no es adecuado al describir las coordenadas de los nodos si las figuras geométricas son; compuesto por muchas capas de pequeñas La presión promedio no es grande cuando está rodeada de tuberías de diámetro (por ejemplo: colectores de automóviles), pero la presión del área local puede ser bastante grande (porque solo se puede establecer una posición de presión de referencia global). , se utiliza un solucionador de doble precisión para calcular. Es necesaria una diferencia de presión.
Para problemas pareados que involucran relaciones de transferencia de calor muy grandes y/o mallas de alta relación, la información de límites no se puede transferir de manera efectiva utilizando un único solucionador de precisión, lo que resulta en una convergencia deficiente y/o una precisión disminuida.
Existen varios métodos de inicio para iniciar FLUENT en sistemas UNIX:
l Inicie la versión apropiada en la línea de comando;
l Inicie en la línea de comando, pero no especifique el versión, y luego seleccione la versión apropiada en el panel; comience desde la línea de comando, pero no especifique la versión, y luego lea el archivo del caso (o el archivo del caso y el archivo de datos) para iniciar la versión apropiada.
Inicie la versión apropiada desde la línea de comando: puede especificar la dimensión y la precisión: fluent 2d ejecuta la versión bidimensional de precisión simple; el fluent 3d correspondiente ejecuta el fluent 3ddp; versiones respectivamente. Para iniciar la versión paralela, consulte el método de inicio relacionado de la versión paralela, que no se presentará aquí.
Especifique la versión en el panel de resolución
Figura 1: Ventana de la consola al inicio
Ingrese 2d, 3d, 2ddp en el mensaje de versión O 3ddp inicia la correspondiente versión.
Si está iniciando la versión adecuada en la interfaz gráfica de usuario (GUI), seleccione el menú Archivo/Ejecutar... y aparecerá el menú que se muestra a continuación para que pueda seleccionar la versión adecuada. versión (también puede iniciar la versión FLUENT o paralela en la máquina remota en este panel; consulte los temas relacionados para obtener más detalles
Figura 2: FLUENT puede iniciar la versión apropiada en el panel donde está la calculadora seleccionado