CFD，英語全稱(Computational Fluid Dynamics），即計算流體動力學,是流體力學的一個分支，簡稱CFD。CFD是近代流體力學，數(shù)值數(shù)學和計算機科學結合的產物，是一門具有強大生命力的交叉科學。它以電子計算機為工具，應用各種離散化的數(shù)學方法，對流體力學的各類問題進行數(shù)值實驗、計算機模擬和分析研究，以解決各種實際問題。CFD是有限元分析領域的流體領域。

今天，給大家分享的是一些做CFD的共通原則：

?1、算算雷諾數(shù)Re，看看是不是湍流，是completeturbulence還是transientturbulence（查Moodydiagram）。

?2、根據(jù)Re，計算Kolmogorowmicroscales。

?3 根據(jù)Kolmogorowmicroscales,計算turbulentdissipationrate(epsilon)。

?4、計算turbulentkineticenergyk，你可以假設一個turbulentintensity，比如1-5%對于管道流體，安靜的流體1%，2-3%中等，5%劇烈的湍流。這個需要有點經驗數(shù)據(jù)。

?5、估計實際流體的邊界層厚度量級，可以用平板公式。如果你的流體是completeturbulence并且你不關心drag/liftforce，也不關心近管壁處的流體，那么可以不用邊界層，同時在管壁上采用可滑動邊界條件。

?不過一定要注意，這時你的解只在遠離管壁的區(qū)域準確。如果是LES求解，則最好加上邊界層。如果是動態(tài)問題，比如vortexshedding，如果沒有邊界層有時shedding不會發(fā)生。

?6、如果采用velocityinlet或pressureinlet，需要裂紋前留足夠的長度，以便流體達到fullydevelopment。建議20Dh以上，如果困難，可以在velocityinlet指定velocityprofile，同時縮短上游距離。最起碼也要留夠5Dh。

?7、裂紋后也需要留足夠長度。具體多長不好說，需要試算。只要出口流體接近均一就可。

?8、出口可以采用pressureoutlet或者outlfow，具體用哪個需要看出口的物理意義。入口的turbulencelevel可以采用上面計算的值。

?9 如果出口入口都是fullydevelopedflow，也可以采用periodicboundaryconditions。然后設置massflowrate。這樣上游就不用保留很長距離了。

?10、初始化的時候，流速采用平均流速，turbulencelevel采用上面計算的值。

?11、裂紋有沒有空氣進入？混合氣體我沒做過，沒有經驗，不瞎指揮。

?12、求解器，開始可以用k-e求穩(wěn)態(tài)解。然后再轉為瞬態(tài)解。

?13、瞬態(tài)解可以用k-e，也可以用LES或者DES。k-e是準動態(tài)（quasi-steadystate），LES是真實的瞬態(tài)。如果只關心流體的統(tǒng)計指標，比如turbulentintensity，或者變化較慢的指標，k-e就可以。如果關心瞬時動態(tài)指標，比如局部區(qū)域快速變化的流速，壓力，dragforce等，最好用LES或者DES。

?14、如果采用k-esteadystate，采用默認的殘差就可以。算到收留為止。如果500步不收斂，說明可能有問題。如果5000步不收斂，說明肯定有問題。至少模型不夠好。

?15、前面網絡網格，定義邊界層的時候一定要保證邊界層網格總厚度超過實際邊界層厚度，否則算出來的結果好看不好用，邊界層邊緣處的turbulentintensity將會大大超過合理值。邊界層網格的第一層，厚度要合適，需要滿足一定的y+值。

如果用k-e算法+standardwallfucntion，y+=30；如果采用k-e算法+enchancedwallfucntion，y+=4~5；如果采用LES，y+=1。y+得值在求解前只能估計數(shù)量級，準確值需要求解后才能知道，所以試運算是必需的。

?網格劃分可以采用hex，wedge，ansys有一種六邊形網格，據(jù)說很好，不過我沒用過，不知情。據(jù)說ansys的網格生成器比gambit強。如果網格不好劃分，應當把結構切成許多小塊，分塊劃分。

?16、松弛因子先用初始值，如果收斂有問題再調整。如果你初始化合理，一般沒有問題。

?17、比熱在材料屬性里。導電系數(shù)沒用過，不知道。

?18、總的來說就是需要設置好多東西才能算，如果上面的工作你都做了，還是不能算，那也是可以理解的。

再補充兩點：

?a、需要考慮流體是不可壓縮還是可壓縮。如果不關心聲波傳導，任何一處的流速遠遠低于聲速，沒有shockwave，不考慮熱交換，則可以看作不可壓縮。不可壓縮流體可用基于壓力的求解器?？蓧嚎s流體可以采用基于密度的求解器。

?b、瞬態(tài)求解器的時間步長設定根求解器和你所關心的現(xiàn)象有關。如果是k-e，則只要保證步長小于所關心的最高頻率的周期的1/2，當然最好是1/10，否則可能會有aliasing問題。如果是LES，還需要考慮收斂問題。步長太大不收斂?？捎貌介L應該接近Kolmogorowmicroscales給出的時間量。