上次演示了利用CFD-Post處理穩態仿真結果的基本流程,見【軟件速遞】CFD-POST。這次來看看瞬態數據的處理過程。

瞬態數據與時間相關,其通常包含有多個時間點數據,因此瞬態數據處理過程類似于處理多個穩態數據。與穩態處理不同的是,將多個時間點上的狀態合在一起,還可以輸出物理量隨時間變化規律,以及輸出動畫。

下面以一個簡單的案例來描述瞬態數據的處理方式。對于與穩態數據相同的部分,這里略去不提,重點描述輸出物理量隨時間變化以及動畫制作方式。

這里導入的數據來自于Fluent的計算結果。

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

• 選擇第一個cas文件,如下圖所示

注意:這里僅僅只需要選擇第一個時間序列的cas即可,CFD-Post會自動搜尋當前目錄下其他的dat文件,注意文件的命名規則,這是Fluent自動保存形成的文件序列。

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

• 點擊Open按鈕導入文件

• 選擇菜單Tools → Timesteps Selector,彈出時間步選擇對話框,如下圖所示

在此對話框中可以選擇導入任意時刻的數據。下面先導入最終時間步數據進行流場分析。

• 在Timesteps Selector對話框中,選擇時間為21s時刻,如下圖所示,點擊Apply按鈕導入數據

在類似于本案例的圓柱繞流問題中,常用Q準則來顯示渦的強度。CFD-Post其實已經包含了Q變量,不過這里為了演示自定義變量的處理方式,我們手動定義個Q變量。

2.1 關于Q準則

Q準則的計算方式是這樣的:

先計算應變率張量:

在計算渦量:

則計算Q值:

簡化到三維笛卡爾坐標系下的Q值為:

本案例為2D模型,故還可簡化為:

2.2 定義表達式

在CFD-Post中定義變量,需要先定義表達式。

• 進入Expressions面板

• 點擊鼠標右鍵選擇菜單New,彈出新建表達式對話框,命名為q

• 在下方的Definition面板中輸入表達式:

注意:表達式中的各種變量可以通過在空白處點擊鼠標右鍵進行選擇。

• 點擊Apply按鈕完成表達式創建

2.3 定義變量

表達式定義完畢后,還需要以此表達式為基礎定義變量。

• 切換到Variables標簽頁,空白處點擊鼠標右鍵,選擇菜單New…彈出變量創建對話框

• 命名變量為q criterion,點擊OK按鈕創建變量

• 在下方定義窗口中,選擇Method為Expression

• 設置Expression為前面創建的q

• 點擊按鈕Apply完成變量創建

將變量顯示在symmetry 1面上。

• 雙擊模型樹節點Symmetry 1

• 屬性窗口中Color標簽頁中,設置Mode為Variable

• 設置Variable為上面創建的q criterion

• 選擇Range為Local

• 點擊Apply按鈕

圖形窗口中云圖顯示如下圖所示。

發現看不清楚,重新修改symmetry 1參數。

• 設置Range為User Specified

• 設置Min為0,設置Max為0.3,如下圖所示

此時顯示云圖如下圖所示。

可以顯示動畫效果。

• 選擇菜單Tools → Animation彈出動畫制作對話框

• 選擇Timestep Animation選項

• 激活選項Specify Range for Animation,并設置起始時間步與終止時間步

• 設置Repeat為1

• 激活選項Save Movie,并設置文件保存路徑

• 選擇視頻文件格式Format為MPEG4

• 點擊三角形按鈕Play the Animation進行動畫制作

這里制作的是時間步動畫。其實如果時間步太多的話,也可以制作關鍵幀動畫。制作完成的動畫如下圖所示。

在瞬態計算中,最為重要的目標是獲取物理量隨時間的變化規律。

• 選擇菜單Insert → Location → Point創建點,以默認名稱Point 1命名

• 屬性窗口中設置點的坐標為[3 0 0.7],點擊Apply按鈕創建點

• 選擇菜單Insert → Chart插入曲線圖

• 屬性窗口中,設置General標簽頁,選擇Type為XY - Transient of Sequence

• 進入Data Series標簽頁,設置Data Source為Location,并選擇Point 1

• 進入X Axis標簽頁,可以看到軟件自動選擇了X坐標為Time

• 進入Y Axis標簽頁,設置Variable為Velocity

• 點擊Apply按鈕生成該坐標點位置速度隨時間變化曲線

曲線的精細程度與所導入的時間點數據密切相關。由于本案例導入的時間數據不夠多,因此繪制的曲線并不光滑。可以將數據導出到其他專業后處理軟件中繪制光滑的曲線圖。

本案例以一個簡單的模型描述了CFD-Post處理瞬態模型的基本流程。包括自定義變量、動畫制作以及輸出物理量隨時間變化曲線。