fluent流体工程仿真计算实例与应用（ansys fluent教程）

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在介绍CFD之前，我们先了解一下CAX—计算机辅助集成技术，CAX是近些年提出的一个理念，他是把CAD、CAM、CAE、CAPP等多项计算机辅助技术综合起来叫做CAX。C和A，就是Computer、Aided ，就是计算机辅助技术。

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CAX-计算机辅助集成技术

在早期传统的产品设计过程之中，我们更多的是依托经验，或者是一些理论公式。而近些年，随着计算机辅助技术的发展，我们所有的产品设计，计算机都可以提供实时的互动，所以有了这种技术，不管是三维软件设计，还是进行虚拟仿真，在一些制造类或者工艺类的过程，都可以跟计算机的联系起来，这样我们的工作，严谨程度变得更高，效率也更高，所以CAX目前来看仍旧是产品设计过程当中一个主要的发展方向。

在CAX里面，比较重要的有CAD、CAE、CAM等，我们这次系列课所培训的内容，Fluent就是从属于CAE，我们又称之为计算机辅助工程，它主要就是通过计算机，把产品设备的性能通过仿真的形式描述出来，常见的分析类型的有流体、结构、电磁、热学、光学等。

CAE软件分类

CAE软件的可以分为两类。

第一类，专业的CAE软件。这种软件主要是，应用于一些固定的产品，或者固定的仿真模板，或者是一些专有的行业，这种仿真流程相对固化，更多的适用一些二次开发的场景。

第二类，通用的CAE软件。最为典型的Fluent，就是一个通用的CAE软件，它可以对多种类型的产品进行流体性能评估，不局限于某一固定的行业。这类通用的CAE软件，它的学习和使用难度，就相对要大一些，因为其可以自由发挥的空间很大，如果功能很少，使用面较窄，那就没法适应多个通用的行业，所以通用软件，优点是自由度高，缺点是对应的难度可能会更大。

从物理场的维度来看，CAE软件可以分为流体、结构、电磁、热学、光学等等。目前最常用的就是流体、结构，还有电磁，热的话，可能更多的是融合在这三个物理场里。光学的话，这块可能相对来讲要独立一些，近几年是有一个比较大的发展。

CAE的一个主要工作流程大概分三个步骤。首先是前处理，然后求解计算，最后是后处理。那这三个步骤，将会伴随我们这次课程全部内容，因为我们课程里包含大量的案例，案例的操作基本就是围绕这三个步骤进行的。最后就是CAE软件一些主要的作用，包括：可以减少设计成本、缩短设计和分析的循环周期，然后还有一些优化功能，最后，还可以进行一些故障诊断。

ANSYS多物理场仿真体系

我们的这次课是围绕ANSYS Fluent 开展的，是我们CAE里面流体的一个仿真工具。既然提到ANSYS，我们还是稍微了解一下ANSYS多物理场仿真体系。

ANSYS从上世纪80年代开始了，就已经开始了有限元研发。最开就是从做结构起家（相信大家有些人，应该对ANSYS Mechanical命令流有一定了解），然后不断扩大规模，其中有一些是自行研发的软件，而更多是通过收购，包括流体、电子、半导体、光学等其他仿真软件，目前ANSYS已经是一个非常非常庞大的，非常完善的这样一个多物理场仿真体系。

CFD产品体系以及工作流程

流体家族有很多产品，像Fluent、CFX、Chemkin、polyflow等等，这些软件，它的功能也是各有不同，我们这次培训还是以Fluent为主，就主要介绍Fluent的相关的技术。

ANSYS CFD 流体相关的产品体系也是非常庞大，如果以前有接触过我们CFD，或者是接触过流体力学的话，应该有所了解，CFD仿真通常要有四个步骤：几何、网格、求解，以及后处理。

上图展示的就是不同的步骤，同时不通的步骤，有不同的软件，可以实现相应的功能。简单的讲就是，每一个方块都是一个单独的、独立的软件，然后ANSYS CFD流体是集成在，整个Workbench平台下面进行仿真工作的。

虽然ANSYS产品的体系很庞大，但想要实现单一的CFD仿真功能，并不需要把这些所有的内容全部掌握，只需要掌握一条主线，能把几何、网格、求解、后处理，这几个步骤跑完就可以了。

最新官方工作思路

1、传统的工作流程

对于初学者，或者对于一些简单的问题，实际上在前几年采用的是这样一个工作思路。

第一几何，通过SCDM进行这样一个布置和处理。第二网格，使用Workbench Meshing 进行网格处理。第三求解器，用Fluent来做。第四后处理，通过CFD-post进行一些后处理的工作（当然Fluent的本身也具备后处理的能力），所有的工作都在ANSYS Workbench 平台之下完成。

ANSYS的图形化的工作界面还是非常形象的，多工况处理显的也很容易，整个流程跑下来的话，难度也是比较适中，但他唯一的缺点就是，我们想要完成这样一个工作，需要学习很多个软件，这是是一个比较麻烦的事情，所以我们现在就把它定义成一个传统的流程。

2、全新工作流程

近两年ANSYS推出了一个全新的流体分析的流程，基于Fluent开发了一个全新的、统一的操作界面，而且支持的简体中文（就是界面的话是中文的），因为Fluent本身具备求解和后处理的能力，所以又吸收了Fluent Meshing 工具，作为前处理的步骤，而且针对Fluent Meshing 进行了大量的二次开发，开发了一个更易于上手的上工作流。

因此全新的工作流程，不需要依托ANSYS Workbench开展，只需要Fluent一个软件就可以完成，整个CFD的仿真流程。

在左上角，放了一个很小的SCDM，因为在很多情况下，还是需要SCDM对整个的访仿真流程进行一些操作和帮助。但价值就远远低于上面传统流程里面SCDM地位。传统的工作流程，我们必须在SCDM里面做大量的工作，才能使我们仿真的进行下去。新版的话只需要在SCDM做很少一部分工作，甚至是不做也可以完成整个流体仿真，这就是我们全新的流程。

本次课程，我们是基于Fluent2022中文版本开展的，所以使用的是全新的工作流程。全新的工作流程，对比老版本他的传统流程，有一些优点，也会有一些缺点，但是我们必须要紧跟时代的步伐，按照ANSYS原厂的理念，掌握新的技术，并且应用起来，肯定是优势要大于劣势。

希望通过本次课程，能够帮助大家，尽快地适应新的软件操作界面，也适应适应新版本的一些新技术，享受新技术带来的优势！

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