课程培训
Fluent工业案例实战培训(选修)

Fluent工业案例实战培训(选修)

一、培训专题与对象

培训专题:ANSYS Fluent工业案例实战——从几何建模到复杂问题求解
培训对象

  • 航空航天、汽车、能源动力、化工过程、电子散热等领域的CFD仿真工程师

  • 需要进行流场、传热、多相流、燃烧等复杂问题分析的研发设计人员

  • 希望提升Fluent软件工程应用能力的高校师生及科研人员

  • 具备Fluent基础操作,渴望通过工业案例掌握高阶应用技巧的技术人员

二、培训目标

  1. 案例驱动能力提升:通过涵盖八大工业领域的典型工程案例,掌握Fluent在不同场景下的建模思路与求解技巧,真正实现"学一个案例,会一类问题"。

  2. 复杂问题建模能力:具备处理动网格、多相流、相变、燃烧、旋转机械等复杂物理问题的能力,能够针对工程难题选择合适的模型与求解策略。

  3. 收敛性与精度控制:掌握收敛困难的诊断方法、松弛因子调整技巧、网格适应性改进策略,提升仿真计算的稳定性与精度。

  4. 结果解读与工程转化:能够从仿真数据中提取工程设计所需的关键指标(压降、换热系数、混合效率、分离效率等),并将仿真结论转化为优化建议。

三、详细培训内容

模块一:Fluent仿真基础与工程思维

  1. Fluent工业仿真方法论:工程问题向CFD模型的转化思路;计算域提取策略(全流道/多孔介质等效/对称简化);边界条件类型选择的工程依据;收敛判据的工程接受度标准-6

  2. 网格策略与质量工程标准:不同工业场景的网格类型选型(四面体/六面体/多面体);边界层网格设置原则(y+控制与壁面函数匹配);网格无关性验证的工程操作方法;常见网格质量问题诊断与修复-6

模块二:几何处理与网格划分工业案例

  1. 案例1:复杂流体域抽取与修复

    • 从CAD装配体中抽取内部流体域(水道/气道/阀体内部流道)

    • SpaceClaim流体域抽取工具(Volume Extract, Enclose, Fill)

    • 脏几何修复技巧(去除圆角、填补缝隙、简化特征)

    • 共享拓扑设置与流体-固体交界面处理-2-4

  2. 案例2:复杂工业部件网格划分

    • Fluent Meshing水密几何工作流

    • 局部网格细化策略(曲率、 proximity、边界层)

    • 多区域网格连接(非共节点交界面、滑移界面)

    • 网格质量检查与优化(歪斜率、正交质量、长宽比)-4

模块三:湍流与传热工业案例

  1. 案例3:电子散热模组热流耦合分析

    • 强制对流散热问题建模(风扇PQ曲线导入)

    • 多热源功率设置(芯片/功率器件)

    • 导热硅脂/导热垫片的接触热阻处理

    • 自然对流与辐射换热的耦合设置

    • 散热器翅片优化分析(温度均匀性与压降平衡)-4-9

  2. 案例4:管壳式换热器热力性能仿真

    • 管侧与壳侧流体的共轭传热设置

    • 管束简化为多孔介质的等效建模

    • 不同湍流模型对换热系数的预测对比

    • 对数平均温差法与仿真结果的验证

模块四:旋转机械与动网格案例

  1. 案例5:轴流风机气动性能分析

    • 旋转域与静止域的设置(MRF模型)

    • 交界面处理(Interface/混合平面)

    • 风机特性曲线(PQ曲线)的仿真获取

    • 叶片表面压力分布与涡结构识别-4

  2. 案例6:离心泵全流道瞬态仿真

    • 滑移网格模型设置

    • 瞬态计算时间步长选择与叶轮旋转一周的步数控制

    • 扬程、效率的监测与收敛判断

    • 空化模型设置与汽蚀余量评估-4

  3. 案例7:内燃机进排气门动态仿真

    • 动网格技术(光顺+层铺+重构)的联合应用

    • 气门运动规律的UDF定义

    • 网格质量动态监控与防止负体积技巧

    • 进排气流量系数计算-4-6

  4. 案例8:阀门开启过程瞬态流场分析

    • 阀门运动区域的网格重构策略

    • 时间步长自适应设置

    • 不同开度下的流量系数与流阻特性

    • 阀芯受力分析与流致振动风险判断-6-10

模块五:多相流工业案例

  1. 案例9:旋风分离器气固两相流仿真

    • 湍流模型选择(RSM模型适用于强旋流)

    • DPM模型设置(颗粒入射、追踪、捕捉/逃逸判断)

    • 分离效率计算与粒度分级效率曲线

    • 压降与分离效率的权衡优化-2-4

  2. 案例10:搅拌槽内液-固混合过程仿真

    • 多重参考系(MRF)或滑移网格模型

    • 欧拉多相流模型设置(颗粒相拟流体假设)

    • 固相体积分数分布与混合均匀度评估

    • 搅拌功率计算与桨叶形式优化-4

  3. 案例11:T型管冷热掺混与空化抑制

    • VOF模型追踪冷热流体界面

    • 空化模型设置与汽相生成预测

    • 热分层现象与热应力风险评估

    • 掺混结构优化降低热冲击-4

  4. 案例12:齿轮箱飞溅润滑仿真

    • VOF模型捕捉油-气自由界面

    • 动网格或滑移网格模拟齿轮旋转

    • 润滑油分布与轴承供油量评估

    • 搅油损失功率计算-4

模块六:燃烧与化学反应流案例

  1. 案例13:燃气轮机燃烧室燃烧仿真

    • 非预混燃烧模型设置(PDF输运方程)

    • 湍流-化学反应相互作用(涡耗散模型/EDC)

    • 污染物(NOx)生成预测

    • 火焰稳定性与出口温度分布均匀性分析-2

  2. 案例14:工业窑炉SNCR脱硝过程仿真

    • 组分输运模型与化学反应机理设置

    • 还原剂喷射雾化(DPM模型)与混合

    • 温度场对脱硝效率的影响分析

    • 喷枪位置与喷射角度优化-9

模块七:凝固熔化与多孔介质案例

  1. 案例15:锂电池充放电产热与液冷板散热耦合

    • 电池单体等效热模型(各向异性导热系数)

    • 生热速率UDF定义(基于电流与内阻)

    • 冷板流道共轭传热与压降分析

    • 不同倍率工况下的最高温度与温差控制-1

  2. 案例16:相变储热单元熔化过程仿真

    • 熔化/凝固模型设置(焓-多孔度法)

    • 自然对流对相变界面的影响

    • 相变材料体积膨胀效应处理

    • 翅片结构对蓄/放热速率的增强效果-2-4

  3. 案例17:汽车三元催化器流阻与转化效率分析

    • 载体简化为多孔介质(粘性阻力/惯性阻力系数计算)

    • 考虑化学反应的多孔介质反应流

    • 入口扩散器结构对流场均匀性的影响

    • 转化效率与背压的平衡设计

模块八:高级求解策略与结果转化

  1. 收敛困难诊断与解决:残差曲线振荡原因分析(网格质量/边界条件/松弛因子/时间步长);常见发散问题的解决方案(伪瞬态/双精度/网格改进);计算监控与自动保存策略-6

  2. 结果后处理与工程报告生成:CFD-Post高级应用(流线/涡核/等值面/切片);关键工程参数提取(压降/流量/换热量/效率);仿真结果与试验数据的对比验证;自动化报告模板定制-4

模块九:综合实战与行业专题

  1. 行业专题1:电子设备热设计专题

    • 机柜级/板卡级/芯片级多尺度热仿真

    • 风扇特性曲线与系统阻抗匹配

    • 散热器选型与布局优化

  2. 行业专题2:汽车空气动力学专题

    • 外气动阻力与升力系数计算

    • 轮胎旋转与地面效应模拟

    • 发动机舱热管理(前端进气与机舱散热耦合)

  3. 行业专题3:石油化工过程专题

    • 管道冲蚀磨损预测(DPM+壁面剪切)

    • 分离器分离效率评估

    • 反应器内停留时间分布(RTD)计算





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