ANSYS CFD通用流体仿真工作流程详解（下篇）

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics简称CFD）是利用数值方法通过计算机求解描述流体运动的数学方程，揭示流体运动的物理规律，研究定常流体运动的空间物理特性和非定常流体运动的时空物理特征的学科。

其基本思想可以归纳为：把原来在时间域和空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关十这些离散点上场变量之间的关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。

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  CFD 的基本工作流程可以认为分成三个主要的部分：

★ 提出问题

★ 化简问题

★ 解决问题

（三）解决问题

前面两个步骤虽然很重要，但基本上都属于“想”的环节；仿真工程师对于工作必须要脚踏实地，因此就不能让问题停留在纸面上。

使用CFD解决流体问题，自然是离不开商用软件。从原理上来讲，CFD是运用了有限元的思想，把连续变量分布的空间，变成离散的分布；在离散的空间（网格）里，我们的偏微分方程，也就转化为了代数的方程。

流体仿真中，解决问题通常分为四个步骤：

★ 几何

★ 网格

★ 求解

★ 后处理

如下图所示，ANSYS CFD 目前在解决流体问题上，已经具备了数量非常庞大的可选选项；当然，无论这些软件如何发展，只要还属于有限元的范畴，就必须要按照解决问题的四个步骤进行

1. 几何

目前ANSYS提供两个软件的几何解决方案：

① Design Modeler（简称DM）

这个软件是传统的ANSYS Workbench几何处理软件，相信许多的ANSYS老用户熟悉这款软件，但是在2015年随着ANSYS SCDM的加入，DM的大部分功能都已经逐步的被移植到SCDM当中，DM的地位也随之边缘化。对于ANSYS 19.0版本来讲，标准的商务软件包中已经不包含DM的使用许可。

② ANSYS SpaceClaim Direct Modeler（简称 SCDM）是基于直接建模思想的新一代3D建模和几何处理软件。SCDM可以显著地缩短产品设计周期，大幅提升CAE分析的模型处理质量和效率，为用户带来全新的产品设计体验。

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  CFD中几何的作用：

建立三维几何模型。不同于一维流体仿真软件（如Flowmaster等），ANSYS CFD实现的是详细计算（三维计算），因此必须先有三维几何CAD模型才能仿真。

SCDM/DM都具备建立几何模型的能力，而且可以与后续的ANSYS网格划分软件进行无错数据传递，因此是流体工程师 “从零开始”工程项目的绝佳选择。

★桥梁作用，连接CAD与CAE

★SCDM/DM都具备丰富的几何接口，可以读取几乎所有主流CAD软件输出的文件格式

★SCDM/DM都具备强大的几何修补/简化功能，能够将设计（生产）CAD模型快速转化为仿真CAD模型

★SCDM/DM以与后续的ANSYS网格划分软件进行无错数据传递，可以确保我们的仿真在几何模型上真实可靠

2.网格

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  CFD的网格划分工具很多，包含专用的与通用的。Workbench Meshing ICEM CFD Fluent Meshing三款软件属于通用的网格划分软件，可以适用于绝大多数的网格划分问题。本文由于篇幅限制，暂且不对三款软件进行详细的介绍。

★流体仿真初学者，建议使用Workbench Meshing

★高级流体仿真工程师，建议使用Fluent Meshing

★有六面体网格需求的工程师，建议使用ICEM CFD

3.求解

CFX与Fluent 都是ANSYS 旗下的通用流体仿真求解器，可以解决大部分行业的流体问题，两款软件对比起来，各自有优势，当然也有不足。实际上，关于求解器的内容是非常复杂和庞大的，希望大家在其他的文章中有针对性的学习。

4.后处理

Fluent

  软件本身就具备有后处理的能力，CFX是依托CFD-Post进行后处理的；当然，Fluent 的计算结果也可以通过CFD-Post进行后处理。ANSYS 19.0的版本之后，新增了强大的Ensight 后处理工具，可以极大的提升我们的工作效率。

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