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课程提要

主要内容及目标

Day 1

引言

CFD介绍、工程应用案例展示与分享

l 介绍CFD的现状和发展趋势

l 展示CFD技术应用场景和能力范围

Day 1

前处理：几何模型的建立

l 如何合理地选取计算域，确定计算的几何范围

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

前处理：网格划分-导论

l 介绍网格的种类，四面体和六面体网格有何本质区别。

l 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。

l 介绍网格类型选取的原则

l 介绍网格划分的利器ICEM的使用方法

Day 1

上机案例：

ICEM非结构化网格实例

使用ICEM软件，对一台流体机械进行四面体网格划分

l 介绍如何从第三方几何建模软件导入几何模型

l 几何模型的清理、拓扑结构的建立

l 精细化控制网格疏密，实现局部加密。

l 网格数量与网格质量之间的平衡

l 初步的网格划分完成后，如何进行微调和进一步优化。

l 如何在ICEM设置边界条件类型

Day 1

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。

l 利用ICEM中的“分块”工具，实现六面体网格划分

l 分块切割的技巧、点线面映射和关联的方法

l 圆形几何的处理，O-Grid的应用

l 局部网格微调，逐步提高网格质量。

l 利用缩放因子等手段，精确控制网格数量。

Day 2

ANSYS Fluent

求解器介绍

l 介绍Fluent的主要模块、工作流场

l 介绍边界条件的类型及设置方法

l 湍流模型选取原则

l 流体物性的正确设置

l 判定计算收敛的标准，及注意事项

Day 2

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。

l 快速掌握几何模型→网格→Fluent求解的工作流程

l Fluent中湍流、换热等各类模块参数设定

l 掌握传热过程的参数设置

l 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

Day 2

上机案例：

流体机械-离心风机

对某企业设计的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。通过对叶片结构的优化，将风机效率提高约20%。

l 掌握流体机械的模拟方法，让模型转起来。

l 介绍滑移网格和MRF模型的区别

l 如何得到风机效率曲线

l 应用CFD流场模拟，对叶片进行优化

l 旋转机械模拟时，如何提高计算收敛性

Day 3

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。

l 介绍离散颗粒模型的应用

l 固体颗粒入射源设置方法

l 随机轨道模型设置方法

l 对气体流场和颗粒运动，用动画的方式进行后处理。

Day 3

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。

l 掌握Fluent中化学反应模拟的相关设置

l 化学反应方程式的设置、化学反应动力学参数设定

l 液滴雾化过程的模拟设置

l 化学组分混合过程的设置

Day 3

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。

l 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。

l 燃料组分的设置方法

l 辐射换热的设置

l 燃烧模拟过程中，如何改善计算的稳定性和加速收敛。

l 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。  

Day 3

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