概括
工程师使用计算流体动力学 (CFD) 分析来研究和优化各种应用中的流体流动和传热分析。 ANSYS Discovery 是一个用户友好的软件平台，使工程师能够轻松设置和求解 CFD 模型，并能够通知设计修改
在这篇博文中，我们将重点介绍在 Ansys Discovery 中使用 CFD 分析进行工程设计的优势，这有助于节省产品开发初始阶段的时间。 我们将详细介绍建立流体和热分析模型的过程，并使用 ANSYS Discovery 的 Explore 和 Refine 模式进行 CFD 仿真。 我们还将讨论网格划分细化过程，强调这些模式之间的异同。 此外，我们还将比较 ANSYS Discovery 在 Refine 模式下的功能与 ANSYS Fluent 的功能。 然后，我们将探讨如何在 ANSYS Discovery 中设置和使用参数研究。 最后，我们将深入研究流体域及其周围固体壁的共轭传热分析。 每个部分都附有视频，以提供清晰的示例并说明所讨论的概念。
1. 配置 ANSYS Discovery CFD 模型
在本节中，我们将探讨在 ANSYS Discovery 的模型模式下建立 CFD 模型。 首先，我们选择一个预先构建的示例并修改几何形状以满足我们的需求。 之后，我们检查几何体是否存在错误和缺陷，使用发现设计工具进行必要的修复，并从实体模型中提取体积以定义流体域。 接下来，我们指定边界条件，例如入口和出口速度、温度和压力，并通过选择流体材料、指定流体属性、初始温度等来设置问题的物理性质。
2. 在 ANSYS Discovery 中求解 CFD 模型：探索模式
ANSYS Discovery 中有两种可用于求解 CFD 模型的模式：Explore 和 Refine。 在探索模式下，我们可以快速获得初始解决方案，获得对流动行为的总体了解，并识别任何潜在的问题或需要改进的领域。
我们将运行 CFD 模型，并向您展示如何执行基本的后处理任务，并通过生成等值线图、矢量动画和流线图来可视化域中的流动模式、速度分布和温度梯度。 这将使我们能够深入了解流动行为并识别任何高度混合、再循环或传热的区域。
3.探索模式下的网格细化
为了提高探索模式下初始解的准确性，我们可以细化用于几何离散和求解 CFD 方程的网格。 细化程度取决于所需的精度和可用的计算资源。
在此模型中，我们使用一些网格划分功能（例如全局保真度和尺寸预览）来提高整个域的网格质量。 我们进行了网格研究，以了解网格密度和单元尺寸如何影响结果，例如混合热水和冷水以及确定域中的最大速度和温度。
4.CFD模型改进：精炼模式
5. 参数研究和设计修改
使用 ANSYS Discovery 的探索模式可以提供快速直观的解决方案，帮助做出有关 CFD 模型的明智设计决策。 此外，我们可以使用探索模式通过更改输入参数并检查其影响来执行敏感性分析。 这使我们能够优化设计并确定影响流体流动和传热行为的关键参数。
我们可以使用参数研究来确定需要改进的领域并进行设计更改以优化 CFD 模型的性能。 在我们的参数研究中，我们调整流速和温度等边界条件以及模型的几何特征，作为 CFD 模型中的关键参数。 我们使用一系列这些参数构建测试用例，并检查 CFD 模型中混合过程的改进。 需要注意的是，在 ANSYS Fluent 和 CFX 中不可能修改几何图形，因此我们需要一个单独的 CAD 建模工具（例如 SpaceClaim）来进行更改。 然后我们可以将模型返回到 ANSYS CFD 求解器来设置和求解新模型。 然而，借助 ANSYS Discovery，我们可以在程序内一起对问题的几何和物理进行所有更改，这是一个巨大的优势。 我们不需要退出程序，一切都在 Discovery 内部集成和开发。
一旦我们从分析中获得见解，我们就可以修改几何形状、调整边界条件或优化系统组件以实现所需的性能目标。 这个迭代过程使我们能够微调我们的设计并获得最佳结果。
6. 共轭传热分析
在上一节中，我们通过共轭传热分析探讨了流体域和周围固体中的传热。 除了已经分配给流体域的流体和热条件之外，我们还包括弯头壁的热边界条件。 我们首先将热流条件应用于固体，解释在 Ansys Discovery 中进行共轭传热的设置，然后求解模型并在探索模式中显示结果。 然后，我们研究在固体中引入新材料和新热条件的影响，利用 Discovery 分析中嵌入的监视器来分析影响； 我们将墙壁材料更改为铜合金，然后添加绝缘材料，观察这些修改如何影响结果。 我们通过展示 Refine 模式下模型的设置和求解来结束这一部分，以全面探索 Ansys Discovery 中的共轭传热分析。
通过利用 ANSYS Discovery 的强大功能，我们可以释放设计流程转型的潜力，创造出不仅高效可靠而且真正创新的流体和热产品。