FLUENT CFD后處理教程

2017-12-07  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

后處理是CFD計(jì)算三部曲(前處理、求解計(jì)算、后處理)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),CFD后處理的最主要特點(diǎn)就是可視化,它可以將計(jì)算結(jié)果全面的、直觀的、靈活的展示出來(lái),方便仿真人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,從而有效的指導(dǎo)設(shè)計(jì)或者研發(fā)。

這里簡(jiǎn)單介紹一下我常用的三個(gè)后處理軟件。

FLUENT后處理功能

FLUENT可以用多種方式顯示和輸出汁算結(jié)果,例如,顯示速度矢量圖、壓力等值線圖、等溫線圖、壓力云圖、流線圖,繪制XY散點(diǎn)圖、殘差圖,生成流場(chǎng)變化的動(dòng)畫(huà),報(bào)告流量、力、界面積分、體積分及離散相的信息等。

• 創(chuàng)建表面

在 FLUENT中可以方便的選擇進(jìn)行可視化流場(chǎng)的區(qū)域。這些區(qū)域稱為表面,由很多方式可以創(chuàng)建表面。對(duì)于3D 問(wèn)題,因?yàn)椴豢赡軐?duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行矢量,等值線,XY 曲線的繪制,所以必須要?jiǎng)?chuàng)建表面來(lái)進(jìn)行相關(guān)操作。另外一種情況是對(duì)于無(wú)論是2D 還是3D,如果希望創(chuàng)建表面積分報(bào)告,必須要建立表面。

創(chuàng)建表面需單擊主菜單中Surface→Iso-Surface按鈕,彈出so-Surface(等值面)對(duì)話框。

設(shè)置等值面的步驟如下:

(1)在Surface of Constant中選擇變量。

(2)如果希望在已存在的面上建立面則在From Surface中選擇該面,否則面會(huì)生成在整個(gè)流域中。

(3)點(diǎn)擊compute 按鈕在Min和Max中顯示在計(jì)算域中選擇變量的最大和最小值。

(4)在Iso-Values中設(shè)定數(shù)值,可以由下面兩種方法:

• 用滑動(dòng)條選擇;

• 直接輸入數(shù)值。

(5)在New Surface Name中輸入新名字;

(6)點(diǎn)擊Create按鈕創(chuàng)建完成。

• 圖形及可視化技術(shù)

利用FLUENT提供的圖形工具可以很方便的觀察CFD求解結(jié)果,并得到滿意的數(shù)據(jù)和圖形,用來(lái)定性或者定量研究整個(gè)計(jì)算。

1、生成網(wǎng)格圖

在問(wèn)題求解的開(kāi)始或計(jì)算完成需要檢查計(jì)算結(jié)果時(shí),往往需要能夠觀察某些特定表面上的網(wǎng)格劃分情況。在FLUENT 中可以利用強(qiáng)大的圖形功能顯示求解對(duì)象的部分和全部輪廓。

生成網(wǎng)格圖需單擊主菜單中Display→Mesh按鈕,彈出Mesh Display(網(wǎng)格顯示)對(duì)話框。

根據(jù)需要顯示的內(nèi)容,可以選擇進(jìn)行下列步驟:

(1)顯示所選表面的輪廓線,在對(duì)話框中,Options選項(xiàng)選擇Edges,在Edge Type中選擇Outline。

(2)顯示網(wǎng)格線,在Options選擇Edges,在Edge Type中選擇ALL。

(3)繪制一個(gè)網(wǎng)格填充圖形,在Options選項(xiàng)中選擇Faces。

(4)顯示選中面的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn),在Options選項(xiàng)中選擇Nodes。

2、繪制等值線和輪廓圖

FLUENT 中可以在求解對(duì)象上繪制等值線或外形的。等值線是由某個(gè)選定變量(如等溫線,等壓線)為固定值的線所組成。而輪廓?jiǎng)t是將等值線沿一個(gè)參考向量并按照一定比例投影到某個(gè)面上形成的。

生成等值線和輪廓圖需單擊主菜單中Display→Graphics and Animations按鈕,彈出Graphics and Animations(圖形和動(dòng)畫(huà))面板,在Graphics下雙擊Contous彈出Contous(等值線)對(duì)話框。

生成等值線或輪廓的基本步驟如下:

(1)在Contours Of下拉列表框中選擇一個(gè)變量或函數(shù)作為繪制的對(duì)象。首先在上面的列表中選擇相關(guān)分類;然后在下面的列表中選擇相關(guān)變量。

(2)在Surfaces列表中選擇待繪制等值線或輪廓的平面。對(duì)于2D情況,如果沒(méi)有選取任何面,則會(huì)在整個(gè)求解對(duì)象上繪制等值線或輪廓。對(duì)于3D情況,至少需要選擇一個(gè)表面。

(3)在Levels編輯框中指定輪廓或等值線的數(shù)目。最大數(shù)為100。

(4)如果需要生成一個(gè)輪廓視圖,請(qǐng)?jiān)贠ption中選中Draw Profiles選項(xiàng)。

(5)點(diǎn)擊顯示(Display)按鈕在激活的圖形窗口中來(lái)繪制指定的等值線和輪廓。顯示的結(jié)果將包含選定變量的指定的等值線和輪廓的指定數(shù)目,同時(shí)并將其值量級(jí)的變化范圍在最小和最大區(qū)域按照增加的方式進(jìn)行顯示。

3、繪制速度矢量圖

除了等值線圖與輪廓圖,另一種經(jīng)常用到的結(jié)果處理圖為在或選中的表面上繪制速度矢量圖。默認(rèn)情況下,速度矢量被繪制在每個(gè)單元的中心(或在每個(gè)選中表面的中心),用長(zhǎng)度和箭頭的顏色代表其梯度。包括幾個(gè)矢量繪制設(shè)置參數(shù),可以用來(lái)修改箭頭的間隔、尺寸和顏色。注意在繪制速度矢量時(shí)總是采用單元節(jié)點(diǎn)中心值;不能采用節(jié)點(diǎn)平均值進(jìn)行繪制。

生成等值線和輪廓圖需單擊主菜單中Display→Graphics and Animations按鈕,彈出Graphics and Animations(圖形和動(dòng)畫(huà))面板,在Graphics下雙擊Vectors彈出Vectors(矢量)對(duì)話框。

生成速度向量圖的基本步驟如下:

(1)在Surfaces列表中,選擇希望繪制其速度向量圖的表面。如果希望顯示的對(duì)象為整個(gè)求解對(duì)象,不要選擇列表中的任一項(xiàng)。

(2)設(shè)置速度向量對(duì)話框中的其它選項(xiàng)。

(3)單擊Display 按鈕在激活的窗口中繪制速度向量圖。

4、顯示軌跡

生成軌跡圖需單擊主菜單中Display→Graphics and Animations按鈕,彈出Graphics and Animations(圖形和動(dòng)畫(huà))面板,在Graphics下雙擊Pathlines彈出Pathlines(軌跡)對(duì)話框。

生成軌跡圖的基本步驟如下:

(1)在Release From Surfaces列表中選擇相關(guān)平面。

(2)設(shè)置Step size和Steps的最大數(shù)目。Step Size設(shè)置長(zhǎng)度間隔用來(lái)計(jì)算下個(gè)各微粒的位置。(注意當(dāng)一個(gè)微粒進(jìn)入/離開(kāi)一個(gè)表面是其位置通常由計(jì)算得到;即便指定了一個(gè)很大的Step Size,微粒在每個(gè)單元入口/出口的位置仍然被計(jì)算并被顯示)。Steps設(shè)置了一個(gè)微粒能夠前進(jìn)的最大步數(shù)。當(dāng)一個(gè)微粒離開(kāi)求解對(duì)象并且其飛行的步數(shù)超過(guò)該值時(shí)將停止。如果希望微粒能夠前進(jìn)的距離超過(guò)一個(gè)長(zhǎng)度大于L 的求解對(duì)象,一個(gè)最簡(jiǎn)單的定義上述兩個(gè)參數(shù)的方法是Step Size和Steps的乘積應(yīng)該近似等于L。

(3)設(shè)置軌跡線對(duì)話框中的其它選項(xiàng)。

(4)擊Display按鈕繪制軌跡線,或者單擊Pulse按鈕來(lái)顯示微粒位置的動(dòng)畫(huà)。在動(dòng)畫(huà)顯示中Pulse按鈕將變成Stop按鈕,可以通過(guò)單擊該按鈕來(lái)停止動(dòng)畫(huà)的運(yùn)行。

• 動(dòng)畫(huà)技術(shù)

在 FLUENT軟件中可以生成關(guān)鍵禎動(dòng)畫(huà),通過(guò)把靜態(tài)的圖像轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的圖像,可以大大加強(qiáng)結(jié)果的演示效果。動(dòng)畫(huà)的創(chuàng)建需要在動(dòng)畫(huà)面板中完成。

生成動(dòng)畫(huà)需單擊主菜單中Display→Graphics and Animations按鈕,彈出Graphics and Animations(圖形和動(dòng)畫(huà))面板,在Animations下雙擊Scence Animation彈出Animate(動(dòng)畫(huà))對(duì)話框。

生成動(dòng)畫(huà)的基本步驟如下:

(1)創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)

1)輸入禎數(shù)。

2)選則需要的關(guān)鍵禎?？梢园ú煌暯堑挠^察。

3)選擇關(guān)鍵禎的時(shí)間。

4)利用關(guān)鍵禎構(gòu)成動(dòng)畫(huà)。

5)可以回放檢查效果,滿意后選擇保存。

(2)動(dòng)畫(huà)保存

動(dòng)畫(huà)創(chuàng)建完成后可以進(jìn)行保存方便以后的查閱和結(jié)果的展示,FLUENT支持三種動(dòng)畫(huà)格式:動(dòng)畫(huà)文件(FLUENT專用),圖形文件和Video文件。

其中,動(dòng)畫(huà)文件只可以被FLUENT軟件識(shí)別和讀取數(shù)據(jù),特點(diǎn)是文件小,不失真;圖形文件把動(dòng)畫(huà)的每一禎生成一個(gè)圖像,可以為不同的圖像格式(例如jpg,bmp 和tiff 格式);Video文件將動(dòng)畫(huà)轉(zhuǎn)化為視頻文件。

(3)讀取動(dòng)畫(huà)文件

動(dòng)畫(huà)文件的讀取非常方便,首先單擊動(dòng)畫(huà)面板中的read(讀取)按鈕,會(huì)打開(kāi)選擇文件面板,只要選擇目標(biāo)文件便可以打開(kāi)動(dòng)畫(huà)文件。

CFD-Post后處理器

CFD-Post是ANSYS軟件包中專用的流體后處理模塊,前身為CFX的專用后處理模塊名為CFX-Post。

• 啟動(dòng)后處理器

要啟動(dòng)CFD-Post,需要在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開(kāi)始”→“所有程序”→ANSYS→Fluid Dynamics→CFD-Post命令,進(jìn)入CFD-Post軟件界面。

• 工作界面

后處理器的工作界面主要包含四個(gè)部分,分別為:

(1)菜單:包括后處理的所有操作,包括新建、打開(kāi)求解過(guò)程文件,編輯、插入等基本操作,打開(kāi)幫助文件等功能。

(2)任務(wù)欄:主要功能快捷鍵,通過(guò)使用任務(wù)欄可以快速實(shí)現(xiàn)部分功能與操作。

(3)操作控制樹(shù):在此區(qū)域可以顯示、關(guān)閉、編輯創(chuàng)建的位置、數(shù)據(jù)等。

(4)圖形顯示區(qū):顯示幾何圖形、制表、制圖等。

• 創(chuàng)建位置

用戶可以根據(jù)計(jì)算分析的需要,創(chuàng)建特定位置顯示結(jié)算結(jié)果?？梢詣?chuàng)建的位置包括:點(diǎn)、點(diǎn)云、線、面、體、等值面、區(qū)域值面、型芯區(qū)域、旋轉(zhuǎn)面、曲線、自定義面、多組面、旋轉(zhuǎn)機(jī)械面、旋轉(zhuǎn)機(jī)械線等。

1.Point(生成點(diǎn))

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定點(diǎn)的位置。

在設(shè)定點(diǎn)的位置時(shí),一般選擇輸入點(diǎn)的坐標(biāo)值的方法來(lái)設(shè)定。Method(方法)選擇XYZ,在Point(點(diǎn))中以此填入點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)值來(lái)生成點(diǎn)。

(2)Color(顏色):在顏色選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定點(diǎn)的顯示顏色。

生成點(diǎn)的顏色一般有兩種方法:

? Constant(恒量):顏色為恒定值,點(diǎn)默認(rèn)的顏色為黃色。

? Variable(變量):可以設(shè)定變量,根據(jù)變量所在點(diǎn)位置的大小來(lái)決定點(diǎn)的顯示顏色。

(3)Symbol(樣式):在樣式選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定點(diǎn)的顯示樣式,點(diǎn)的樣式包括十字架形、八面體形、立面體形和球形等,默認(rèn)為十字架形。

(4)Render(繪制):生成點(diǎn)過(guò)程中繪制選項(xiàng)為灰色,無(wú)法編輯。

(5)View(顯示):將生成的點(diǎn)按一定規(guī)則改變,如旋轉(zhuǎn)、平移、鏡像等。

2.Point Cloud(點(diǎn)云)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定點(diǎn)云的所在域、所在位置、生成方法和生成個(gè)數(shù)位置。

點(diǎn)云的生成方法有以下幾種:

? Equally Spaced(等空間):點(diǎn)云的所在位置平均分布。

? Rectangular Grid(角網(wǎng)格):按一定比例、一定距離、一定角度排列點(diǎn)生成點(diǎn)云。

? Vertex(頂點(diǎn)):將點(diǎn)生成在網(wǎng)格的頂點(diǎn)處。

? Face Center(面中心):將點(diǎn)生成在網(wǎng)格面的中心處。

? Free Edge(自由邊界):將點(diǎn)生成在線段中心的外邊緣處。

? Random(隨機(jī)):隨機(jī)生成點(diǎn)云。

(2)Color(顏色):在顏色選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定點(diǎn)云的顯示顏色。

生成點(diǎn)的顏色一般有兩種方法:

? Constant(恒量):顏色為恒定值,點(diǎn)默認(rèn)的顏色為黃色。

? Variable(變量):可以設(shè)定變量,根據(jù)變量所在點(diǎn)位置的大小來(lái)決定點(diǎn)的顯示顏色。

3.Line(線)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定線的所在域、生成方法、生成線的類型。

生成線的方法為兩點(diǎn)坐標(biāo)確定直線的方法,生成線的類型有兩種:

? Sample(取樣法):生成線上兩點(diǎn)之間的點(diǎn)評(píng)價(jià)分布在線上。

? Cut(相交法):生成的線自動(dòng)延伸至域邊界處,線上的點(diǎn)在線與網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的交點(diǎn)處。

(2)Color(顏色):在顏色選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定線的顯示顏色。

生成點(diǎn)的顏色一般有兩種方法:

? Constant(恒量):顏色為恒定值,線默認(rèn)的顏色為黃色。

? Variable(變量):可以設(shè)定變量,根據(jù)變量所在線位置的大小來(lái)決定線的顯示顏色。

4.Plane(面)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定面的所在域、生成方法。

生成面的方法有以下幾種:

? YZ Plane、XY Plane、XZ Plane(切面法):指定與面垂直的坐標(biāo)軸,設(shè)定面與坐標(biāo)原點(diǎn)間的距離。

? Point and Normal(點(diǎn)與垂線法):指定面上一點(diǎn)和與面垂直的向量。

? Three Points(三點(diǎn)法):通過(guò)三個(gè)點(diǎn)確定平面。

(2)Color(顏色):在顏色選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定面的顯示顏色。

生成面的顏色一般有兩種方法:

? Constant(恒量):顏色為恒定值,面默認(rèn)的顏色為黃色。

? Variable(變量):可以設(shè)定變量,根據(jù)變量所在面位置的大小來(lái)決定面的顯示顏色。

(3)Render(繪制):在繪制選項(xiàng)卡中,可以設(shè)置顯示面、網(wǎng)格線和紋理。

在Show Faces(顯示面)部分中,需要設(shè)定以下內(nèi)容:

? Transparency(透明度):設(shè)定值為0時(shí),平面完全不透明,設(shè)定值為1時(shí),平面完全透明。

? Draw Mode(繪制模式):設(shè)置面顏色的繪制方法,默認(rèn)為Smooth Shading(平滑明暗法),節(jié)點(diǎn)處顏色與周圍顏色相同。

? Face Culling(面挑選):一般默認(rèn)選擇No Culling,面顯示完全。

在Show Mesh Lines(顯示網(wǎng)格線)部分中,設(shè)定邊界角度、線寬和顏色模式。

在Apply Texture(紋理應(yīng)用)部分中,可給生成面上顯示紋理。

5.Volume(體)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定體的所在域、網(wǎng)格類型及生成方法。

網(wǎng)格類型包括四面體、金字塔形、楔形、六面體形等。

生成面的方法有以下幾種:

? Sphere(球形體):指定球形中心和球徑生成球形體。

? From Surface(自由面組成):選擇平面,則表面上的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)形成體。

? Isovolume(等值線):指定一個(gè)變量,設(shè)定變量值,由此變量值形成的等值面圍成一個(gè)等值體。

? Surrounding Node(圍繞節(jié)點(diǎn)):指定節(jié)點(diǎn)編號(hào),節(jié)點(diǎn)處網(wǎng)格形成體。

(2)Color(顏色):在顏色選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定體的顯示顏色。

生成體的顏色一般有兩種方法:

? Constant(恒量):顏色為恒定值,體默認(rèn)的顏色為黃色。

? Variable(變量):可以設(shè)定變量,根據(jù)變量所在體位置的大小來(lái)決定體的顯示顏色。

6.Isosurface(等值面)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定等值面的所在域,選擇變量,設(shè)定變量類型,為變量設(shè)定數(shù)值。

(2)Color(顏色):在顏色選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定等值面的顯示顏色。

生成體的顏色一般有以下幾種方法:

? Use Plot Variable(使用當(dāng)前變量):等值面顏色設(shè)定使用等值面選定變量,只能更改變量極值,然后根據(jù)變量范圍決定此時(shí)等值面顏色。

? Variable(變量):可以設(shè)定變量,根據(jù)變量所在等值面位置的大小來(lái)決定體的顯示顏色。

? Constant(恒量):顏色為恒定值。

Color Scale(顏色比例尺)是指比例尺的顏色分布,顏色比例尺有兩種類型:

? Linear(線性比例尺):此時(shí)變量范圍均勻分布在比例尺上。

? Logarithmic(對(duì)數(shù)比例尺):此時(shí)變量范圍成對(duì)數(shù)函數(shù)分布在比例尺上。

Color Map(顏色繪制)設(shè)定了顏色描述的模式,其主要有以下幾種:

? Rainbow(彩虹狀):使用繪圖顏色,以藍(lán)色描述最小,以紅色描述最大,若設(shè)置Inverse則顏色與極值反轉(zhuǎn)。

? Rainbow 6(擴(kuò)展彩虹狀):使用標(biāo)準(zhǔn)繪圖的擴(kuò)展顏色,以藍(lán)色描述最小,以紫紅色描述最大,若設(shè)置Inverse則顏色與極值反轉(zhuǎn)。

? Greyscale(灰色標(biāo)尺):以黑色描述最小,以白色描述最大,若設(shè)置Inverse則顏色與極值反轉(zhuǎn)。

? Blue to White(藍(lán)白標(biāo)尺):以藍(lán)色和白色代表極值部分。

? Zebra(斑馬狀):將指定范圍劃分為6個(gè)部分,每部分均為黑色向白色過(guò)渡。

7.Iso Clip(區(qū)域值面)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定區(qū)域值面的所在域、位置。

(2)Color(顏色):在顏色選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定區(qū)域值面的顯示顏色。

生成區(qū)域值面的顏色一般有兩種方法:

? Constant(恒量):顏色為恒定值,區(qū)域值面默認(rèn)的顏色為黃色。

? Variable(變量):可以設(shè)定變量,根據(jù)變量所在區(qū)域值面位置的大小來(lái)決定區(qū)域值面的顯示顏色。

8.Surface of Revolution(旋轉(zhuǎn)面)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定旋轉(zhuǎn)面的所在域、生成方法。

旋轉(zhuǎn)面的生成方法有以下幾種方法:

? Cylinder(圓柱體):生成圓柱面,通過(guò)點(diǎn)1設(shè)置底面位置及旋轉(zhuǎn)半徑,通過(guò)點(diǎn)2設(shè)置圓柱高度,取樣個(gè)數(shù)為圓柱面上數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù),角樣本是形成旋轉(zhuǎn)面的輪廓個(gè)數(shù),其個(gè)數(shù)越大,圓柱面越光滑。

? Cone(圓錐面):生成圓錐面,通過(guò)點(diǎn)1設(shè)置底面位置及底面半徑,通過(guò)點(diǎn)2設(shè)置圓錐高度,取樣個(gè)數(shù)為圓錐面上數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù),角樣本是形成旋轉(zhuǎn)面的輪廓個(gè)數(shù),其個(gè)數(shù)越大,圓錐面越光滑。

? Disc(圓盤面):生成圓盤面,通過(guò)點(diǎn)1設(shè)置底面位置及外徑大小,通過(guò)點(diǎn)2設(shè)置圓盤內(nèi)徑大小,取樣個(gè)數(shù)為圓盤面上數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù),角樣本是形成旋轉(zhuǎn)面的輪廓個(gè)數(shù),其個(gè)數(shù)越大,圓盤面越光滑。

? Sphere(球面):生成球面,通過(guò)點(diǎn)1設(shè)置球心位置及球半徑,取樣個(gè)數(shù)為球面上數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù),角樣本是形成旋轉(zhuǎn)面的輪廓個(gè)數(shù),其個(gè)數(shù)越大,球面越光滑。

? From Line(由線生成):指定線段按一定旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。

9.Ployline(曲線)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定曲線的所在域、生成方法。

曲線的生成方法有以下幾種方法:

? From File(從文件導(dǎo)入):從文件導(dǎo)入點(diǎn)。

? Boundary Intersection(邊界交點(diǎn)):生成邊界與幾何體上面之間的交線。

? From Contour(從云圖生成):由云圖的邊線生成的曲線。

(2)Color(顏色):在顏色選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定曲線的顯示顏色。

生成曲線的顏色一般有兩種方法:

? Constant(恒量):顏色為恒定值,曲線默認(rèn)的顏色為黃色。

? Variable(變量):可以設(shè)定變量,根據(jù)變量所在曲線位置的大小來(lái)決定曲線的顯示顏色。

10.User Surface(自定義面)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定自定義面的所在域、生成方法。

自定義面的生成方法有以下幾種方法:

? From File(從文件導(dǎo)入):從文件導(dǎo)入點(diǎn)。

? Boundary Intersection(邊界交點(diǎn)):生成邊界與幾何體上面之間的面。

? From Contour(從云圖生成):由云圖的邊線生成的面。

? Transformed Surface(面轉(zhuǎn)換):編輯一個(gè)已經(jīng)生成的面,對(duì)其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、放大等操作,生成一個(gè)新面。

? Offset From Surface(面偏移):將一個(gè)已經(jīng)生成的面按一定方向偏移一定距離生成新面。

(2)Color(顏色):在顏色選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定面的顯示顏色。

生成面的顏色一般有兩種方法:

? Constant(恒量):顏色為恒定值,面默認(rèn)的顏色為黃色。

? Variable(變量):可以設(shè)定變量,根據(jù)變量所在面位置的大小來(lái)決定面的顯示顏色。

• 創(chuàng)建對(duì)象

CFD-Post可以創(chuàng)建的對(duì)象包括矢量、云圖、流線、粒子軌跡、體繪制、文本、坐標(biāo)系、圖例、場(chǎng)景轉(zhuǎn)換、修剪面、彩圖等。

1.Vector(矢量)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定矢量的所在域、位置、取樣、縮減、比例因子、變量選擇投影等。

Projection(投影)設(shè)定矢量的方向顯示,有以下幾種方式:

? None(無(wú)設(shè)定):矢量投影方向?yàn)槭噶康膶?shí)際方向。

? Coord Frame(坐標(biāo)系設(shè)定):設(shè)定矢量投影的坐標(biāo)方向,僅顯示與此坐標(biāo)軸平行的矢量方向。

? Normal(垂直設(shè)定):矢量?jī)H顯示與面垂直方向分量。

? Tangential(切向設(shè)定):矢量?jī)H顯示與面平行方向分量。

(2)Color(顏色):在顏色選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定矢量的顯示顏色。

生成矢量的顏色一般有兩種方法:

? Use Plot Variable(使用當(dāng)前變量):矢量顏色設(shè)定使用矢量選定變量,只能更改變量極值,然后根據(jù)變量范圍決定此時(shí)矢量顏色。

? Variable(變量):可以設(shè)定變量,根據(jù)變量所在矢量位置的大小來(lái)決定矢量的顯示顏色。

? Constant(恒量):顏色為恒定值。

(3)Symbol(樣式):設(shè)定矢量的顯示樣式,包括矢量箭頭的樣式和箭頭的大小。

(4)Render(繪制):可以設(shè)置顯示面、網(wǎng)格線和紋理。

在Show Faces(顯示面)部分中,需要設(shè)定以下內(nèi)容:

? Transparency(透明度):設(shè)定值為0時(shí),平面完全不透明,設(shè)定值為1時(shí),平面完全透明。

? Draw Mode(繪制模式):設(shè)置面顏色的繪制方法,默認(rèn)為Smooth Shading(平滑明暗法),節(jié)點(diǎn)處顏色與周圍顏色相同。

? Face Culling(面挑選):一般默認(rèn)選擇No Culling,面顯示完全。

在Show Mesh Lines(顯示網(wǎng)格線)部分中,設(shè)定邊界角度、線寬和顏色模式。

(5)View(顯示):將生成的矢量按一定規(guī)則改變,如旋轉(zhuǎn)、平移、鏡像等。

2.Contour(云圖)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定云圖的所在域、位置、變量選擇等。

Range(變量范圍)指定方法有以下幾種方式:

? Global(全局值):變量范圍由整個(gè)計(jì)算域內(nèi)變量值決定。

? Local(局部值):變量范圍由所在位置內(nèi)變量值決定。

? User Specified(用戶定義):變量范圍由用戶確定。

3.Streamline(流線)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定流線的所在域、位置、流線類型等。

Type(流線類型)有以下幾種方式:

? 3D Streamline(三維流線)

? Surface Streamline(面流線)

(2)Symbol(樣式):設(shè)定流線的顯示樣式,設(shè)定最小最大時(shí)間來(lái)顯示時(shí)間范圍,通過(guò)設(shè)定時(shí)間間隔來(lái)指定兩個(gè)樣式間的時(shí)間跨度。

(3)Limits(限制):可以設(shè)置公差、線段數(shù)、最大時(shí)間和最大周期。

4.Particle Track(粒子軌跡)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定粒子軌跡的創(chuàng)建方法、所在域、粒子材料、縮減因子等。

Method(粒子創(chuàng)建方法)有兩種,分別為From Res(來(lái)自結(jié)果文件)和From File(來(lái)自文件)。

Reduction Type(粒子線縮減因子)有兩種方法,一是設(shè)定縮減因子,二是設(shè)定粒子線的最大條數(shù),直接指定最大數(shù)值。

Limits Option(限制選項(xiàng))限定了粒子跟蹤線開(kāi)始繪制的時(shí)間,主要有以下幾種方法:

? Up to Current Timestep(等于當(dāng)前時(shí)間步長(zhǎng))

? Since Last Timestep(開(kāi)始于上個(gè)時(shí)間步長(zhǎng))

? User Specified(用戶自定義)

5.Volume Rendering(體繪制)

(1)Geometry(幾何):在幾何選項(xiàng)卡中,可以設(shè)定體繪制的所在域、變量選擇等。

6. Text(文本)

(1)Definition(定義):設(shè)定文本的內(nèi)容。

Embed Auto Annotation(自動(dòng)嵌入注釋)可添加注釋以下幾種類型:

? Expression(表達(dá)式):在標(biāo)題位置顯示表達(dá)式。

? Timestep(時(shí)間步長(zhǎng)):顯示時(shí)間步長(zhǎng)值。

? Time Value(時(shí)間值):顯示時(shí)間值。

? Filename(文件名):顯示文件名。

? File Date(文件日期):顯示文件創(chuàng)建的日期。

? File Time(文件時(shí)間):顯示文件創(chuàng)建的時(shí)間。

(2)Location(位置):設(shè)定文本的位置。

(3)Appearance(樣式):設(shè)定文本的高低、顏色等顯示樣式。

7. Coordinate Frame(坐標(biāo)系)

Definition(定義):設(shè)定坐標(biāo)系的位置。

8.Legend(圖例)

(1)Definition(定義):設(shè)定圖例的標(biāo)題模式、顯示位置等。

(2)Appearance(樣式):設(shè)定圖例的尺寸參數(shù)和文本參數(shù)等顯示樣式。

9.Instance Transform(場(chǎng)景轉(zhuǎn)換)

Definition(定義):設(shè)定場(chǎng)景轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、投影等場(chǎng)景變換方式。

• 創(chuàng)建數(shù)據(jù)

CFD-Post可以創(chuàng)建的數(shù)據(jù)包括變量和表達(dá)式。

1.Variable(變量)

CFD-Post提供了單獨(dú)的變量處理界面,可以生成新的變量,編輯變量。

2.Expressions(表達(dá)式)

CFD-Post提供了專門的表達(dá)式處理界面,可以得到計(jì)算域內(nèi)任何位置的變量值。

表達(dá)式處理界面包括以下三個(gè)部分:

(1)Definition(定義):通過(guò)此選項(xiàng)生成新的表達(dá)式或修改原有表達(dá)式。

(2)Plot(繪制):繪制表達(dá)式變化曲線。

(3)Evaluate(求值):求出表達(dá)式在某個(gè)點(diǎn)的值。

表達(dá)式創(chuàng)建的方法有以下幾種:

? Functions(函數(shù)):選用提供的函數(shù)或自定義函數(shù)來(lái)編寫(xiě)表達(dá)式的主題結(jié)構(gòu)。

? Expressions(表達(dá)式):通過(guò)修改已有的表達(dá)式來(lái)創(chuàng)建新表達(dá)式。

? Variable(變量):設(shè)定要顯示值的變量。

? Locations(位置):設(shè)定變量所在位置。

? Constant(常數(shù)):設(shè)定值為定值的表達(dá)式。

TECPLOT使用介紹

TECPLOT 是Amtec 公司推出的一個(gè)功能強(qiáng)大的科學(xué)繪圖軟件,它不僅可以繪制函數(shù)曲線、二維圖形,而且可以進(jìn)行三維面繪圖和三維體繪圖,并提供了多種圖形格式,同時(shí)界面友好、易學(xué)易用。TECPLOT 有針對(duì)FLUENT 軟件的專用數(shù)據(jù)接口,可以直接讀入算例文件和數(shù)據(jù)文件,也可以在FLUENT 軟件中選擇面和變量,然后直接輸出TECPLOT 格式文檔。

• 工作界面

TECPLOT的開(kāi)始界面可以分成四部分,即菜單欄、工具欄、工作區(qū)和狀態(tài)欄。

1.菜單欄

通過(guò)菜單欄可以使用絕大多數(shù)TECPLOT的功能,它的使用方式類似于一般的Windows 程序,是通過(guò)對(duì)話框或者二級(jí)窗口來(lái)完成的。

TECPLOT的功能包含在如下菜單中:

(1)File(文件):在這個(gè)菜單中進(jìn)行文件和圖形的讀寫(xiě)、打印與輸出,記錄或運(yùn)行宏,設(shè)置并保存配置,以及退出系統(tǒng)等操作。

(2)Edit(編輯):進(jìn)行圖形對(duì)象的剪切、復(fù)制、粘貼、清除、改變顯示順序、修改數(shù)據(jù)點(diǎn)等操作。TECPLOT 的剪切、復(fù)制和粘貼只在TECPLOT內(nèi)部有用。如果想與其他Windows 程序交換圖形,可以用Copy Plot to Clipboard(將圖形拷貝到剪貼板)功能。

(3)View(視圖):用來(lái)控制視圖顯示,包括比例縮放、數(shù)據(jù)范圍、三維旋轉(zhuǎn)等,還可以在幀之間進(jìn)行圖形的復(fù)制和粘貼操作。

(4)Plot(制圖):用來(lái)控制二維、三維幀模式中場(chǎng)變量的繪制,包括網(wǎng)格、等值線、矢量、陰影、流線、三維等值面、三維切片和邊界曲線以及坐標(biāo)軸顯示形式等。

(5)Insert(插入):在這里可以設(shè)置插入文字和集合圖形。

(6)Aniamate(動(dòng)畫(huà)):用來(lái)控制動(dòng)畫(huà)的設(shè)置生成。

(7)Data(數(shù)據(jù)):用來(lái)創(chuàng)建、操作、檢查數(shù)據(jù),比如創(chuàng)建簡(jiǎn)單區(qū)域、插值、三角形剖分,以及用類似FORTRAN 的語(yǔ)句創(chuàng)建和修改變量。

(8)Frame(幀):創(chuàng)建、編輯、控制幀。

(9)Option(選項(xiàng)):用來(lái)控制工作區(qū)的屬性,包括色彩圖板、頁(yè)面網(wǎng)格、顯示選項(xiàng)和標(biāo)尺等等。

(10)Scripting(腳本):用來(lái)快速運(yùn)行已經(jīng)制作好的宏、創(chuàng)建簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)。

(11)Tools(工具):用來(lái)對(duì)動(dòng)畫(huà)的設(shè)置進(jìn)行操作。

(12)Analyze(分析):用來(lái)對(duì)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

(13)Help(幫助):打開(kāi)幫助文檔。

2.工具欄

TECPLOT工具欄將常用的畫(huà)圖控制用按鈕形式集中在工具欄中,同時(shí)還可以選擇幀模式、激活圖形層和采用快照模式。

(1)幀模式

幀模式即當(dāng)前幀內(nèi)所繪制圖形的類型,其中包括:

1)三維:繪制三維面或者體。

2)二維:繪制二維圖形。

3)XY:繪制XY 曲線,即常見(jiàn)的函數(shù)關(guān)系曲線。

4)S(草圖):在沒(méi)有數(shù)據(jù)的情況下隨意繪制的圖形,例如草圖、流程圖等。圖形是由幀模式、數(shù)據(jù)集、活動(dòng)圖形層及其屬性定義構(gòu)成的。每個(gè)幀模式都只能顯示數(shù)據(jù)的一種特征。

(2)區(qū)域?qū)优c圖形層

區(qū)域?qū)?Zone Layer)是表達(dá)數(shù)據(jù)集合的一種方式。完整的圖形應(yīng)該包括所有被激活的層、坐標(biāo)軸、文本、幾何對(duì)象和在繪圖期間加入的其他圖形元素。在二維和三維幀模式下共有6種區(qū)域?qū)?在XY 幀模式下有4種圖形層;草圖模式中則沒(méi)有使用層概念。

1)二維和三維幀模式下的6種區(qū)域?qū)印?

? Mesh(網(wǎng)格):在網(wǎng)格層中,用線連接數(shù)據(jù)點(diǎn)。

? Contour(等值線):在等值線層中,可以用曲線形式或填充形式繪制等值線,也可以同時(shí)采用等值線和填充方式進(jìn)行繪制。

? Vector(矢量):在矢量層中,繪制帶方向和大小的矢量圖形。

? Scatter(散點(diǎn)):在散點(diǎn)層中,在每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置上繪制符號(hào)。

? Shade(陰影):在陰影層中,可以為指定區(qū)域加陰影,或用添加光源的方式為三維曲面添加陰影。與光照(Lighting)效果配合使用,可以制作平面陰影或交錯(cuò)陰影;與透明(Translucency)效果配合使用,可以創(chuàng)建透明曲面。

? Boundary(邊界):在邊界區(qū)域?qū)又?為有序數(shù)據(jù)集合繪制區(qū)域邊界。

2)XY 模式下的4 種圖形層。

? Lines(線狀圖):用線段或擬合曲線形式,繪制變量(X,Y)的函數(shù)關(guān)系曲線。

? Symbols(符號(hào)圖):用散點(diǎn)形式表達(dá)變量(X,Y)的函數(shù)關(guān)系。

? Bars(柱狀圖):用水平或垂直柱狀圖形式,表達(dá)變量(X,Y)的函數(shù)關(guān)系。

? Error Bars(誤差柱狀圖): 可以用幾種格式繪制誤差柱狀圖。

(3) 區(qū)域效果(Zone Effects)

在三維幀模式下會(huì)出現(xiàn)選擇框。選擇框內(nèi)的Lighting(光照效果)和Translucency(透明效果)只對(duì)著色和帶陰影效果的等值面起作用。

(4) 重畫(huà)按鈕(redraw button)

除非選擇自動(dòng)重畫(huà)(automatically redraw),否則每次對(duì)圖形進(jìn)行改動(dòng)后都需要用重畫(huà)按鈕手動(dòng)更新。

(5)自動(dòng)重畫(huà)(Auto Redraw):選擇這個(gè)選項(xiàng)將連續(xù)不斷地自動(dòng)更新圖形內(nèi)容。

(6)繪圖屬性按鈕(Plot Attributes Button):點(diǎn)擊這個(gè)按鈕可以打開(kāi)Plot Attributes(繪圖屬性)對(duì)話框,進(jìn)行區(qū)域外觀設(shè)置。

(7)工具按鈕(tool button):每個(gè)工具按鈕對(duì)應(yīng)于一種鼠標(biāo)操作,所有操作可以歸納為12個(gè)類,即:

1)等值線模式。

2)流線模式。

3)切片模式。

4)幀模式。

5)創(chuàng)建域模式。

6)三維旋轉(zhuǎn)模式。

7)文字模式。

8)幾何形狀模式。

9)鼠標(biāo)指示模式:選擇與調(diào)整。

10)視圖模式:縮放、移動(dòng)/放大。

11)鼠標(biāo)探測(cè)模式。

12)數(shù)據(jù)提煉模式。

3.狀態(tài)欄

TECPLOT窗口底部的狀態(tài)欄,在鼠標(biāo)移動(dòng)過(guò)工具欄、菜單和按鈕時(shí)會(huì)給出幫助提示。狀態(tài)欄可以在File(文件)菜單下的Preferences(參考)子菜單中設(shè)定。

4.工作區(qū)

工作區(qū)是進(jìn)行繪圖工作的區(qū)域,繪圖工作都是在幀中完成的。

• TECPLOT數(shù)據(jù)格式

TECPLOT 可以直接讀取10種格式的數(shù)據(jù)文件:

(1)CGNS 格式,即計(jì)算流體力學(xué)通用記號(hào)系統(tǒng)(Computational Fluid Dynamics General

Notation System)。

(2)DEM 格式,即數(shù)字高度圖格式(Digital Elevation Map)。

(3)DXF 格式,即數(shù)字交換格式(Digital eXchange Format)。

(4)Excel 表格式(僅適用于Windows 系統(tǒng))。

(5)FLUENT 5.0 以上的數(shù)據(jù)格式,包括算例文件和數(shù)據(jù)文件。

(6)Gridgen 數(shù)據(jù)格式。

(7)HDF 格式,即層級(jí)數(shù)據(jù)格式(Hierarchical Data Format)。

(8)Image(映像)文件格式。

(9)PLOT3D 數(shù)據(jù)格式。

(10)文字表單(Text Spreadsheet)格式。

啟動(dòng)數(shù)據(jù)加載窗口的菜單操作步驟為:File→Load Data File(s)

在窗口中選擇FLUENT Data Loader(FLUENT 數(shù)據(jù)加載器),然后點(diǎn)擊OK 按鈕,既可開(kāi)始FLUENT 數(shù)據(jù)加載操作。

FLUENT文件數(shù)據(jù)加載器有如下四個(gè)選項(xiàng):

(1)Load Case and Data Files(加載網(wǎng)格數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果):讀入算例文件和數(shù)據(jù)文件。如前所述,網(wǎng)格信息存放在算例文件中,流場(chǎng)變量的計(jì)算結(jié)果保存在數(shù)據(jù)文件中。TECPLOT 將讀入所有的變量并將其加入TECPLOT 數(shù)據(jù)集合。如果某個(gè)變量?jī)H出現(xiàn)在某個(gè)區(qū)域上,則在其他區(qū)域上,TECPLOT 會(huì)自動(dòng)將該變量設(shè)置為0。

(2)Load Case File Only(只加載網(wǎng)格):只讀入算例文件,并設(shè)置對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格選項(xiàng)。

(3)Load Residuals Only(只加載殘差):只從數(shù)據(jù)文件中加載殘差數(shù)據(jù)(收斂史)。

(4)Load Multiple Case and Data Files(加載多個(gè)網(wǎng)格數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果):讀入多個(gè)算例文件和數(shù)據(jù)文件。

在上述四個(gè)選項(xiàng)的下方是數(shù)據(jù)文件的輸入框:

(1)Case File(算例文件):輸入要加載的文件名,或者點(diǎn)擊Select(選擇)按鈕,直接從硬盤上選擇算例文件。

(2)Data File(數(shù)據(jù)文件):可以直接在輸入框中輸入需要加載的數(shù)據(jù)文件名,或者點(diǎn)擊Select(選擇)按鈕直接從硬盤上選擇數(shù)據(jù)文件。

對(duì)話框最下面為網(wǎng)格選項(xiàng)(Grid Option)組合框,其中包括如下選項(xiàng):

(1)Load Cells and Boundaries(加載單元和邊界):從算例文件中讀入單元數(shù)據(jù)和邊界區(qū)域。每個(gè)流體、固體或邊界區(qū)域在TECPLOT 軟件中將被顯示為獨(dú)立的區(qū)域。

(2)Load Cells Only(只加載單元數(shù)據(jù)):只加載單元數(shù)據(jù)區(qū)域。每個(gè)區(qū)域在TECPLOT中都顯示為獨(dú)立的數(shù)據(jù)區(qū)域。

(3)Load Boundaries Only(只加載邊界):只加載邊界區(qū)域。每個(gè)區(qū)域在TECPLOT中都顯示為獨(dú)立的數(shù)據(jù)區(qū)域。

• TECPLOT基本操作

1.繪制XY曲線

TECPLOT 中的所有XY 曲線都是由一個(gè)或者多個(gè)XY 數(shù)據(jù)對(duì)構(gòu)成的。XY 數(shù)據(jù)對(duì)及它們之間的函數(shù)關(guān)系,在TECPLOT 中被稱為XY 圖形。XY 圖形主要有三種形式:

(1)折線圖(Lines):用線段連接所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

(2)符號(hào)圖(Symbols):每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)由一個(gè)符號(hào)代表,例如圓、三角形或方形等等。

(3)柱狀圖(Bars):每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)由一個(gè)水平或垂直柱代表。

用于繪制 XY 曲線的數(shù)據(jù)可以直接在TECPLOT中輸入,也可以加載硬盤上的數(shù)據(jù)文件用于繪制曲線。

2.繪制矢量圖

矢量圖用于表現(xiàn)速度、作用力等矢量的大小和方向。矢量圖分二維矢量和三維矢量,分別對(duì)應(yīng)于二維流場(chǎng)計(jì)算和三維流場(chǎng)計(jì)算。在讀入數(shù)據(jù)文件后,點(diǎn)擊左上方工具欄中的3D或2D 按鈕,在按鈕下方就可以發(fā)現(xiàn)Vector(矢量)選項(xiàng)。點(diǎn)擊Vector(矢量)選項(xiàng),則可以自動(dòng)彈出Select Variables(選擇變量)窗口。

3.繪制等值線圖

等值線是觀察流場(chǎng)變量變化的常用工具。繪制等值線一般包括五個(gè)步驟:

(1)加載數(shù)據(jù)文件。

(2)點(diǎn)擊工具欄中的Contour(等值線)選項(xiàng),激活等值線圖層。

(3)選擇目標(biāo)變量,繪制等值線。

(4)調(diào)整繪圖參數(shù),最終得到理想的等值線圖。

(5)保存圖形文件。

總體來(lái)講,在后處理軟件中,最為實(shí)用的應(yīng)該還是tecpolt,這款軟件體積小巧,功能比較強(qiáng)大,數(shù)據(jù)接口很多,一般CFD需要的后處理功能它都具備,而且使用非常方便。當(dāng)然,要是想得到非常好看的可以忽悠領(lǐng)導(dǎo)和客戶的效果圖,那么還是得使用更為高端的后處理軟件如ensigh,fieldview等。當(dāng)然,再華麗的后處理還是要依靠準(zhǔn)確可靠的計(jì)算結(jié)果,后處理只能是“錦上添花”,可不能把它搞成“PS”,不僅要人夸后處理好漂亮,更要有準(zhǔn)確結(jié)果來(lái)定乾坤吶!

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