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1、RISEANASYS基础培训上海工程技术大学锐狮电动方程式第1页，共42页。问题定义 确定模拟的目的确定计算域前处理（ICEM）3创建代表计算域的几何实体4设计并划分网格求解过程（FLUENT）5设置物理问题（物理模型、材料属性、域属性、边界条件）6定义求解器（数值格式、收敛控制）7求解并监控后处理过程查看计算结果8.修订模型nCFD是计算流体动力学（Computational fluid dynamics）的缩写，是预测流体流动、传热传质、化学反应及其他相关物理现象的一门学科，它通过计算机进行数值计算，模拟流体流动的各种相关物理现象。Fluent是目前CFD软件中较好的一款。CFD基本求解步

2、骤CFD第2页，共42页。第3页，共42页。一、空气动力学基础大气物理性质（Atmospheric physical property）空气密度：空气密度是指单位体积的空气质量，取决于分子数的多少，也就是空气稠密的程度。空气密度大，比较稠密，物体在空气中运动所受阻力越大；空气密度小，比较稀薄，物体所受阻力小。空气温度：空气温度表示空气的冷热程度，是分子不规则热运动的平均速度的表现形式。分子运动速度大，即分子的平均动能大，则空气温度高；分子运动速度小，即分子的平均动能小，则空气温度低。空气压强：空气压强指单位面积上所承受的空气垂直作用力。产生空气压强的原因是空气分子连续不断撞击物体表面作用的结果

3、。它与分子热运动的平均动能成正比，取决于单位体积内的分子数目、分子质量和分子运动的平均速度。第4页，共42页。理想流体（Ideal Fluid）和粘性流体（Viscous Fluid）：流 体在静止时虽不能承受切应力，但在运动时，对相邻的两层流体间的相对运动，即相对滑动速度却是有抵抗的，这种抵抗力称为粘性应力。流体所具备的这种抵抗两 层流体相对滑动速度，或普遍说来抵抗变形的性质称为粘性。粘性的大小依赖于流体的性质，并显著地随温度变化。实验表明，粘性应力的大小与粘性及相对速度成 正比。当流体的粘性较小（实际上最重要的流体如空气、水等的粘性都是很小的），运动的相对速度也不大时，所产生的粘性应力比起

4、其他类型的力如惯性力可忽略 不计。此时我们可以近似地把流体看成无粘性的，这样的流体称为理想流体。十分明显，理想流体对于切向变形没有任何抗拒能力。这样对于粘性而言，我们可以将流体分为理想流体和粘性流体两大类。应该强调指出，真正的理想流体在客观实际中是不存在的，它只是实际流体在某些条件下的一种近似模型。第5页，共42页。B.牛顿流体（Newtonian Fluid）和非牛顿流体（non-Newtonian Fluid）：依据内摩擦剪应力与速度变化率的关系不同，黏性流体又分为牛顿流体和非牛顿流体。牛顿内摩擦定律表示：流体内摩擦剪应力和单位距离上的两层流体间的相对速度成比例。比例系数称为流体动力黏度，

5、常简称为黏度。它的值取决于流体的性质、温度和压力大小。若为常数，则称为牛顿流体，否则为非牛顿流体。在温度一定，流动速率不是很大的情况下，空气、水等可视为牛顿流体；聚合溶液、含有悬浮粒杂质或纤维的流体为非牛顿流体；但严格意义上的牛顿流体是不存在的。气体黏度分为动力黏度和运动粘度，运动粘度等于动力黏度与当前气体密度之比。对于大多数气体，在压强不太高且保持不变时，动力黏度与温度的关系可以用Sutherland经验公式近似计算：0是气体在0时的动力黏度：1.71105Pas，T0=273.15K，T为气体绝对温度，系数K随气体不同而不同。第6页，共42页。C.可压缩流体（Compressible Fl

6、uid）和不可压缩流体（Incompressible Fluid）：在 流体的运动过程中，由于压力、温度等因素的改变，流体质点的体积（或密度，因质点的质量一定），或多或少有所改变。流体质点的体积或密度在受到一定压力差 或温度差的条件下可以改变的这个性质称为压缩性。真实流体都是可以压缩的。它的压缩程度依赖于流体的性质及外界的条件。例如水在100个大气压下，容积缩小0.5%，温度从20变化到100，容积降低4%。因此在一般情况下液体可以近似地看成不可压的。但是在某些特殊问题中，例如水中爆炸或水击等问题，则必须把液体看作是可压缩的。气体的压缩性比液体大得 多，所以在一般情形下应该当作可压缩流体处理。

7、但是如果压力差较小，运动速度较小，并且没有很大的温度差，则实际上气体所产生的体积变化也不大;此时，也可以近似地将气体视为不可压缩的。第7页，共42页。D.层流（Laminar Flow）和湍流（Turbulent Flow）：实 验表明，粘性流体运动有两种形态，即层流和湍流。这两种形态的性质截然不同。层流是流体运动规则，各部分分层流动互不掺混，质点的轨线是光滑的，而且流动 稳定。湍流的特征则完全相反，流体运动极不规则，各部分激烈掺混，质点的轨线杂乱无章，而且流场极不稳定。这两种截然不同的运动形态在一定条件下可以相互 转化。E.定常流动（Steady Flow）和非定常流动（Unsteady F

8、low）：以时间为标准，根据流体流动的物理量（如速度、压力、温度等）是否随时间变化，将流动分为定常与非定常两大类。当流动的物理量不随时间变化，为定常流动；反 之称为非定常流动。定常流动也称为恒定流动，或者稳态流动；非定常流动也称为非恒定流动、非稳态流动。许多流体机械在起动或关机时的流体流动一般是非定常 流动，而正常运转时可看作是定常流动。第8页，共42页。F雷诺数（Reynolds number）、弗劳德数（Froude number）、马赫数（Mach number）雷诺数是一种可用来表征流体流动情况的无量纲数。Re=vd/，其中v、分别为流体的流速、密度与黏性系数，d为一特征长度。例如流体

9、流过圆形管道，则d为管道的当量直径。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流，也可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。弗劳德数是流体力学中表征流体惯性力和重力相对大小的一个无量纲参敦，记为Fr。它表示惯性力和重力量级的比，即：Fr=U2/gL,式中U为物体运动速度，g为重力加速度；L为物体的特征长度。马赫数是流体力学中表征流体可压缩程度的一个重要的无量纲参数，记为Ma，定义为流场中某点的速度v同该点的当地声速c之比，即Ma=v/c。第9页，共42页。G.亚音速流动(Subsonic)与超音速流动（Supersonic）：当气流速度很大，或者流场压力变化很大时，流体就受到了压速性的影响。马赫数定

10、义为当地速度与当地音速之比。当马赫数小于1时，流动为亚音速流动；当马赫数远远小于1（如M0时，Fp=1.5Fw-0.5Fww;u0时,Fp=1.5Fp-0.5FE;第33页，共42页。六、设置监视，阻力cd/升力cl，cl需把（x，y，z）调为（0，0，1）第34页，共42页。七、标准初始化：从inlet计算，initilize初始；每一百步迭代保存一次第35页，共42页。八、设置迭代步数，calculate开始计算第36页，共42页。九、.后处理：分布图，轮廓图，迹线图等第37页，共42页。分析结果示例 20m/s下Fluent尾翼仿真结果：第38页，共42页。NACA0012高雷诺数马赫数

11、云图NACA0012高雷诺数压力云图翼型分析第39页，共42页。?降低降低赛车气动阻力的主要措施赛车气动阻力的主要措施 （1）气流紧贴车身表面流动（2）车身前端气流正压区应尽可能小（3）车身尾部涡流应尽可能小（4）减小车轮周围及轮室内涡流强度（5）车身表面平顺和圆角化处理 （6）找出赛车气动阻力关键部位进行优化（7）在气流分理处改进或者添加附加装置，抑制附面层增厚和气流分离?提高赛车下压力主要措施提高赛车下压力主要措施 （1）车身应尽能扁平（2）车身底部表面应尽量平顺（3）加装车身底部导流板（4）前部驻点要低，后部分离点要高（5）采用俯仰角造型（6）车身表面去棱角（7）加装空气动力学装置（前翼、侧翼、尾翼、前颚扰流器阻碍、直接撞击车轮的空气量，引导气流加速扩散、侧裙阻碍侧部气流进入车底、尾部扰流器、底部扩散器）第40页，共42页。THANKSEmbence Walker第41页，共42页。演讲完毕，谢谢观看！第42页，共42页。