课程提要

主要内容及目标

一、引言

CFD介绍、工程应用案例展示与分享

1、介绍CFD的现状和发展趋势

2、展示CFD技术应用场景和能力范围

3、CFD软件概述及发展现状

4、CFD基本流程

二、前处理：几何模型的建立

1、 如何合理地选取计算域，确定计算的几何范围

2、利用第三方几何建模软件（Solidworks、UG等），缩短几何建模的周期

三、前处理：网格划分-导论

1、介绍网格的种类，四面体和六面体网格有何本质区别

2、网格数量确定的原则，网格是否越多越好？合理的网格数量该如何确定

3、介绍网格类型选取的原则

4、介绍网格划分的利器ICEM的使用方法

四、上机案例：

非结构化网格

实例

对一台机械设备进行四面体网格划分

1、介绍如何从第三方几何建模软件导入几何模型

2、几何模型的清理、拓扑结构的建立      

3、精细化控制网格疏密，实现局部加密

4、网格数量与网格质量之间的平衡

5、初步的网格划分完成后，如何进行微调和进一步优化

6、如何在ICEM设置边界条件类型

五、上机案例：

ICEM结构化网格实例

使用ICEM软件，对复杂几何模型进行全六面体网格划分，即减少了网格数量，也能够实现高品质网格

1、利用ICEM中的“分块”工具，实现六面体网格划分

2、分块切割的技巧、点线面映射和关联的方法

3、圆形几何的处理，O-Grid的应用

4、局部网格微调，逐步提高网格质量

5、利用缩放因子等手段，精确控制网格数量

六、ANSYS Fluent

求解器介绍

1、介绍Fluent的主要模块、工作流程

2、介绍边界条件的类型及设置方法

3、湍流模型选取原则          

4、流体物性的正确设置

5、判定计算收敛的标准，及注意事项

七、上机案例：

湍流及换热案例模拟

对某企业设计的管式气-气换热器进行模拟，得到换热效果、管壁温度、阻力及流场分布

1、快速掌握几何模型→网格→Fluent求解的工作流程

2、Fluent中湍流、换热等各类模块参数设定

3、掌握传热过程的参数设置

4、通过CFD技术，预测换热器效果，模拟结果比传统的热力计算方法更为精确

八、上机案例：

流体机械-离心风机

对一台离心风机进行数值模拟，得到风机内流场、风机压头及流量，最后得到风机效率曲线

1、掌握流体机械的模拟方法，让模型转起来   

2、如何得到风机效率曲线

3、旋转机械模拟时，如何提高计算收敛性

九、上机案例：

旋风分离器除尘过程-多相流

应用

对一台实际的旋风分离器进行除尘过程的模拟，得到除尘效率曲线

1、介绍离散颗粒模型的应用

2、固体颗粒入射源设置方法

3、随机轨道模型设置方法

4、对气体流场和颗粒运动，用动画的方式进行后处理

十、上机案例：

化学反应与多相流耦合-尿素热解过程模拟

尿素受热后会热解，生成NH3，该过程在专门设计的尿素热解炉中完成，而CFD技术能够帮助热解炉的设计

1、掌握Fluent中化学反应模拟的相关设置

2、化学反应方程式的设置、化学反应动力学参数设定

3、液滴雾化过程的模拟设置 

4、化学组分混合过程的设置

十一、上机案例：

化学反应-固体燃料燃烧

对一台实际的燃烧设备进行数值模拟，得到流场、温度场及燃料的燃尽情况

1、掌握燃烧模拟的两个方法：prePDF非预混燃烧模拟方法和空间反应的组分输运模型

2、燃料组分的设置方法

3、辐射换热的设置

4、燃烧模拟过程中，如何改善计算的稳定性和加速收敛

5、将模拟结果与热力计算结果及实际运行值进行对比，偏差在1%～3%以内

十二、专题讨论及答疑

专题1：如何改善计算过程中的收敛性

专题2：技巧：如何减少网格数量/如何提高网格质量

专题3：后处理技巧：如何将计算结果漂亮地展示出来，动画制作及空间渲染

专题4 :Fluent中常见错误及处理方法

答疑