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CFD的正确打开方式

发表时间: 2021-06-11 16:30:38

作者: 中源广科

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在科研工作中,CFD到底应当处于一个什么样的地位?或者换言之,我们应当如何使用CFD,才能最大限度的发挥其作用,为我们的产品设计服务?


不管从哪个角度看,CFD都只能是一个工具,其产生的效用只与使用者有关。工具就像是一个媒介,本身不具有任何意识,只会按照使用者的意思一步步进行操作。
CFD的使用过程包括三个步骤:前处理、求解、后处理。
前处理是将现实抽象为模型以提供给计算机进行计算。计算机并不能认知这个现实世界,所有关于现实的信息都是操作者提供给计算机的。其中最主要的信息为边界信息。包括模型及边界,这些信息准确与否直接影响计算结果的可用性及精确度。


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图1 前处理操作动图

求解器就像是一个黑盒子,读入信息进行处理,生成一堆数据。计算机按照程序设定的算法将用户输入的现实信息进行处理,它无法识别生成的数据对用户是否有用,因此,对于求解器计算的结果的优劣,用户需要具有一定的专业知识才能判定。

后处理是将计算结果进行处理,以视觉化的结果呈现给用户。

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图2 后处理界面图


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与现实生活密切相关的CFD,其实是后处理。
我们要如何对待CFD产生的数据,换句话说,这些数据我们该如何使用呢?
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CFD后处理的结果通常包含以下一些内容:
(1)变量数据
直接导出某一几何位置的数据。我们可以将这些数据导出至其他后处理软件进行数据处理,当然也可以对这些数据人工进行筛选、对比,以及进行一些必要的运算操作。
(2)云图
目前几乎所有的CFD后处理软件都带有云图显示功能。云图其实是等值线图,只是在等值线间进行了颜色填充而已。我们知道,等值线越密集的区域,梯度越大,因此我们可以通过云图能直观的看出变量的梯度情况。


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图3  某调配间速度云图

(3)矢量图
矢量图主要反映矢量的大小和方向。矢量图密集的地方也是梯度越大的地方。


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图4  调配间矢量
(4)曲线图
一些CFD后处理软件能绘制某一几何上变量的曲线分布。曲线图能直观的表现出变量随几何位置的变化情况。
(5)报告输出
通常输出一些温度、压力、流量等精确信息。
(6)动画输出
这一功能通常是用于视觉化显示流场变化,通过简单的几步操作.便可将后处理数据中的某一种或多种元素按照指定的变化规律制作成动画文件.使得仿真计算结果的展示效果更加直观、丰富、易于理解。



其实在使用CFD之前就应当进行计划,至少应当回答以下几个问题:
(1)我们需要知道什么信息
(2)CFD能否完整的提供这些信息
(3)这些信息如何进行处理以指导我们的日常工作。
只有在我们知道需要哪些信息之后,才能有效的进行试验设计(我们可以将计算机CFD看成数值试验),努力减少试验次数,使每一次试验都是有效的实验,同时也方便试验结果数据的处理。

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