CFD-Post處理瞬態(tài)結(jié)果【轉(zhuǎn)發(fā)】

上次演示了利用CFD-Post處理穩(wěn)態(tài)仿真結(jié)果的基本流程,見【軟件速遞】CFD-POST。這次來看看瞬態(tài)數(shù)據(jù)的處理過程。

瞬態(tài)數(shù)據(jù)與時(shí)間相關(guān),其通常包含有多個(gè)時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù),因此瞬態(tài)數(shù)據(jù)處理過程類似于處理多個(gè)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)。與穩(wěn)態(tài)處理不同的是,將多個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的狀態(tài)合在一起,還可以輸出物理量隨時(shí)間變化規(guī)律,以及輸出動(dòng)畫。

下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的案例來描述瞬態(tài)數(shù)據(jù)的處理方式。對(duì)于與穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)相同的部分,這里略去不提,重點(diǎn)描述輸出物理量隨時(shí)間變化以及動(dòng)畫制作方式。

這里導(dǎo)入的數(shù)據(jù)來自于Fluent的計(jì)算結(jié)果。

• 啟動(dòng)CFD-Post,選擇菜單File → Load Results…打開文件選擇對(duì)話框

• 選擇第一個(gè)cas文件,如下圖所示

注意:這里僅僅只需要選擇第一個(gè)時(shí)間序列的cas即可,CFD-Post會(huì)自動(dòng)搜尋當(dāng)前目錄下其他的dat文件,注意文件的命名規(guī)則,這是Fluent自動(dòng)保存形成的文件序列。

• 選擇選項(xiàng)Load complete history as:及A single case

• 點(diǎn)擊Open按鈕導(dǎo)入文件

• 選擇菜單Tools → Timesteps Selector,彈出時(shí)間步選擇對(duì)話框,如下圖所示

在此對(duì)話框中可以選擇導(dǎo)入任意時(shí)刻的數(shù)據(jù)。下面先導(dǎo)入最終時(shí)間步數(shù)據(jù)進(jìn)行流場(chǎng)分析。

• 在Timesteps Selector對(duì)話框中,選擇時(shí)間為21s時(shí)刻,如下圖所示,點(diǎn)擊Apply按鈕導(dǎo)入數(shù)據(jù)

在類似于本案例的圓柱繞流問題中,常用Q準(zhǔn)則來顯示渦的強(qiáng)度。CFD-Post其實(shí)已經(jīng)包含了Q變量,不過這里為了演示自定義變量的處理方式,我們手動(dòng)定義個(gè)Q變量。

2.1 關(guān)于Q準(zhǔn)則

Q準(zhǔn)則的計(jì)算方式是這樣的:

先計(jì)算應(yīng)變率張量:

在計(jì)算渦量:

則計(jì)算Q值:

簡(jiǎn)化到三維笛卡爾坐標(biāo)系下的Q值為:

本案例為2D模型,故還可簡(jiǎn)化為:

2.2 定義表達(dá)式

在CFD-Post中定義變量,需要先定義表達(dá)式。

• 進(jìn)入Expressions面板

• 點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇菜單New,彈出新建表達(dá)式對(duì)話框,命名為q

• 在下方的Definition面板中輸入表達(dá)式:

注意:表達(dá)式中的各種變量可以通過在空白處點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵進(jìn)行選擇。

• 點(diǎn)擊Apply按鈕完成表達(dá)式創(chuàng)建

2.3 定義變量

表達(dá)式定義完畢后,還需要以此表達(dá)式為基礎(chǔ)定義變量。

• 切換到Variables標(biāo)簽頁,空白處點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,選擇菜單New…彈出變量創(chuàng)建對(duì)話框

• 命名變量為q criterion,點(diǎn)擊OK按鈕創(chuàng)建變量

• 在下方定義窗口中,選擇Method為Expression

• 設(shè)置Expression為前面創(chuàng)建的q

• 點(diǎn)擊按鈕Apply完成變量創(chuàng)建

將變量顯示在symmetry 1面上。

• 雙擊模型樹節(jié)點(diǎn)Symmetry 1

• 屬性窗口中Color標(biāo)簽頁中,設(shè)置Mode為Variable

• 設(shè)置Variable為上面創(chuàng)建的q criterion

• 選擇Range為Local

• 點(diǎn)擊Apply按鈕

圖形窗口中云圖顯示如下圖所示。

發(fā)現(xiàn)看不清楚,重新修改symmetry 1參數(shù)。

• 設(shè)置Range為User Specified

• 設(shè)置Min為0,設(shè)置Max為0.3,如下圖所示

此時(shí)顯示云圖如下圖所示。

可以顯示動(dòng)畫效果。

• 選擇菜單Tools → Animation彈出動(dòng)畫制作對(duì)話框

• 選擇Timestep Animation選項(xiàng)

• 激活選項(xiàng)Specify Range for Animation,并設(shè)置起始時(shí)間步與終止時(shí)間步

• 設(shè)置Repeat為1

• 激活選項(xiàng)Save Movie,并設(shè)置文件保存路徑

• 選擇視頻文件格式Format為MPEG4

• 點(diǎn)擊三角形按鈕Play the Animation進(jìn)行動(dòng)畫制作

這里制作的是時(shí)間步動(dòng)畫。其實(shí)如果時(shí)間步太多的話,也可以制作關(guān)鍵幀動(dòng)畫。制作完成的動(dòng)畫如下圖所示。

在瞬態(tài)計(jì)算中,最為重要的目標(biāo)是獲取物理量隨時(shí)間的變化規(guī)律。

• 選擇菜單Insert → Location → Point創(chuàng)建點(diǎn),以默認(rèn)名稱Point 1命名

• 屬性窗口中設(shè)置點(diǎn)的坐標(biāo)為[3 0 0.7],點(diǎn)擊Apply按鈕創(chuàng)建點(diǎn)

• 選擇菜單Insert → Chart插入曲線圖

• 屬性窗口中,設(shè)置General標(biāo)簽頁,選擇Type為XY - Transient of Sequence

• 進(jìn)入Data Series標(biāo)簽頁,設(shè)置Data Source為Location,并選擇Point 1

• 進(jìn)入X Axis標(biāo)簽頁,可以看到軟件自動(dòng)選擇了X坐標(biāo)為Time

• 進(jìn)入Y Axis標(biāo)簽頁,設(shè)置Variable為Velocity

• 點(diǎn)擊Apply按鈕生成該坐標(biāo)點(diǎn)位置速度隨時(shí)間變化曲線

曲線的精細(xì)程度與所導(dǎo)入的時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)密切相關(guān)。由于本案例導(dǎo)入的時(shí)間數(shù)據(jù)不夠多,因此繪制的曲線并不光滑。可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到其他專業(yè)后處理軟件中繪制光滑的曲線圖。

本案例以一個(gè)簡(jiǎn)單的模型描述了CFD-Post處理瞬態(tài)模型的基本流程。包括自定義變量、動(dòng)畫制作以及輸出物理量隨時(shí)間變化曲線。