CFD軟件的快速入門

2017-03-07 by:CAE仿真在線來源:互聯網

我一向都很反對速成,包括排斥速凍餃子、速溶咖啡。不過在"時間就是金錢"的當今社會,花費大量的時間精力在軟件操作的學習上,似乎是資源的極大浪費。下半年要給研究生講CADCAM,其中會用幾節課講述CAE軟件(包括CFD與FEA),要想在短短的兩節課讓那幫剛從本科走過來學生入門CFD軟件,似乎難度頗大,不過倒是有一些快速入門的思路。

首先從學習方法入手。從小到大,老師們交給我們的學習方法都是"循序漸進",都在一味的強調基礎的重要。但是這種學習方式,用來學習CFD軟件操作,在我看來似乎會很慢。我們目前的CFD軟件都是建立在計算流體力學的基礎上,如果我們為了使用這些軟件,而去從頭開始學習計算流體力學、流體力學、數值計算,那得花費多少時間才行呢?當然不是說這些東西

下面是我的學習思路:在學習任一款軟件初期,先不管這軟件的背景和理論,先找那種stepby step的實例,做上十個八個這種實例再說。在做實例的初期,可能會存在很多困惑,而且隨著實例越做越多,困惑也會越來越多。不過沒有關系,盡管做下去,什么都不要想,就一味的模仿再模仿。每個實例最好多做幾遍,直到放開資料也能操作的程度。此時軟件的界面基本上算熟悉了。在熟悉軟件界面的時候,囤積了很多的疑惑,可以將它們寫在紙上,但是請不要在熟悉界面的時候去找問題答案。CFD軟件界面熟悉之后,下一步該是有針對性的練習了,一般是根據自己所處的工程環境而去練習。

CFD一般包括以下一些方面的內容:

(1)常規的流動計算。這是所有CFD計算都要考慮的問題,比如說考察流場分布、升阻力變化等。這里面可能會涉及到層流與湍流的問題。初學者需要找本流體力學的書去看看層流和湍流是如何區分的,需要看看計算流體力學中關于湍流模型的介紹,比如說為何要使用湍流模型、各種湍流模型的形式及適用場合、湍流模型與計算網格之間的聯系等等。

(2)傳熱計算。雖然現實世界中傳熱現象無處不在,不過如果在一些可簡化為等溫的情況下,也并非一定要計算傳熱。如果要計算傳熱,最好具有傳熱學的一些理論基礎,否則連自己要算什么都不清楚。一些特殊的物理現象往往必須要考慮傳熱,比如說相變、燃燒、可壓縮流動等。

(3)多相流計算。如果計算模型中存在多種流體,則可能會涉及到多相流。

(4)組分擴散計算。這通常包含一般的組分擴散及化學反應過程。化學反應過程最常見的物理現象是燃燒。

(5)其他的一些物理現象。

這些不同的物理現象背后都有其理論基礎,如果要想將CFD軟件應用到自己的工程中,只有操作基礎是遠遠不夠的,還需要努力去掌握這些流體理論。好了,CFD軟件操作和工程物理背景理論都很重要,有人會問"計算流體力學理論要不要學?"

我會問"你考駕校的時候,師傅會不會詳細的教汽車發動機的原理?"我想一般都不會教的吧,大部分的司機師傅都不太可能懂這些,但是車依然能開得不錯。當然,如果懂發動機的工作原理,那估計車子能開得更好了,不是嗎?所以說,"計算流體力學理論"對于俺們CFD軟件使用者來說,是錦上添花的東西,懂固然更好,能讓計算收斂更快。不懂問題其實也不大。

總結一下,CFD門外漢快速入門的方法:前期大量的模仿實例,后期惡補工程背景,閑暇看看計算流體力學理論。

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