Tutorial de ANSYS Fluent: todo lo que necesitas saber
En las últimas décadas, ANSYS Fluent se ha convertido en el estándar de oro para CFD. Ya sea que analice transferencias de calor básicas o flujos de fluidos o trabaje con geometrías complejas que tengan flujos de reacción transitorios, ANSYS Fluent debería ser una parte integral del proceso de optimización y diseño de su producto.
Tabla de contenido
- ¿Qué es ANSYS Fluent?
- Crear un sistema Fluent independiente
- Crear sistemas Fluent múltiples o reticulados
- Flujos de trabajo dentro de ANSYS Fluido
- Geometry
- ANSYS Meshing TM
- Configuración y solución
- Resultados CFD Post
- Avanzando
¿Qué es ANSYS Fluent?
ANSYS Fluent es un software CFD que se utiliza particularmente para el modelado de flujo de fluidos y la transferencia de calor. ANSYS Inc adquirió Fluent en 2006 por $ 299 millones. El software ha sufrido varios cambios y mejoras para satisfacer las necesidades de la industria. Con este software CFD, puede modelar y simular todo tipo de procesos de fluidos, así como las interacciones multifísicas de estructura fluida. ANSYS Fluent también tiene amplias capacidades de modelado físico que son necesarias para el flujo de fluidos, transferencia de calor, turbulencia y reacciones para aplicaciones industriales.
Con una precisión y alcance inigualables, ANSYS Fluent es el software CFD elegido por muchas compañías y académicos de todo el mundo. Desarrollado por ingenieros y expertos de renombre de todo el mundo, siempre puede confiar en su solución a medida que desarrolla productos de mejor calidad más rápido con menor riesgo y tiempo de comercialización.
ANSYS Fluent es un paquete CFD altamente complejo que satisface las necesidades de cada individuo. Al ser un software diverso, no es práctico analizar cada aspecto fluido en este tutorial. Lo que es posible es brindarle un conocimiento superficial del software para que se familiarice con él.
Crear un sistema Fluent independiente
Como se discutió en artículos anteriores, ANSYS es un software de simulación de ingeniería que satisface las necesidades de todo tipo de ingeniería. Por lo tanto, tiene una larga lista de sistemas de análisis presentes. Para el flujo de Fluent, tenemos dos sistemas de simulación: CFX y Fluent. En este tutorial completo, solo analizaremos el sistema Fluent.
Una lista completa de los sistemas de análisis en ANSYS
Para crear un sistema Fluent independiente en ANSYS, haga clic sobre Flujo de Fluido (Fluent) en los Sistemas de Análisis. Una vez seleccionado, arrástrelo a los esquemas del proyecto y suéltelo. Esto creará un flujo de trabajo fluido de ANSYS independiente en los esquemas del proyecto.
Arrastre y suelte el Flujo de fluido (Fluent) para crear un sistema Fluent independiente
Crear sistemas Fluent múltiples o reticulados
Para crear múltiples sistemas Fluent, puede arrastrar y soltar múltiples sistemas Fluent en los esquemas del proyecto. Los siguientes esquemas del proyecto muestran los sistemas Fluent para un ala con diferentes ángulos de ataque (AOA).
La imagen muestra múltiples flujos de trabajo de ANSYS Fluent bajo un esquema de proyecto
ANSYS Fluent también está totalmente integrado y completamente personalizable dentro de ANSYS Workbench. Esto permite a los usuarios adoptar diferentes capacidades ANSYS para resolver desafíos complejos con facilidad y en relativamente menos tiempo.
La imagen muestra el flujo de trabajo cruzado entre Fluent y Transient Structural para llevar a cabo Fluid Structural Interface (FSI).
Flujos de trabajo dentro de ANSYS Fluent
Cada sistema Fluent tiene un conjunto de cinco componentes. Cada componente tiene un conjunto específico de funciones y es necesario que se configuren correctamente para que el sistema completo Fluent se ejecute correctamente. Cada componente tiene su propio significado, explicado brevemente de la siguiente manera.
Geometry
‘Geometry’ es el espacio de trabajo de ANSYS Fluent para crear modelos 2D o 3D que necesitan procesarse aún más para su transferencia de calor o flujo de fluido. ”Geometry’ tiene un espacio de trabajo de diseño similar a CAD, como Autodesk Inventor y SOLIDWORKS. Las versiones anteriores de ANSYS (anteriores a ANSYS 19) ofrecen un ‘Design Modeler’ convencional, mientras que el nuevo ANSYS 19 y superior ofrece Design Modeler y SpaceClaim. SpaceClaim es una de las muchas características nuevas agregadas a ANSYS Fluent. Para ver la lista completa de las nuevas características de ANSYS 19, consulte este artículo .
Las geometrías para ANSYS Fluent también se pueden importar desde otro software CAD. Para importar geometrías desde otro software, los archivos deben importarse en formato .stp.
ANSYS Meshing TM
El mallado es una parte integral de todos los sistemas de análisis en ANSYS. La malla permite dividir las geometrías en pequeños polígonos para que cada polígono se pueda procesar por separado para generar los resultados. Cuanto más fina sea la malla, mejores serán los resultados. Sin embargo, refinar demasiado la malla puede conducir a tiempos de procesamiento altos. Por lo tanto, los ingenieros deben determinar el punto óptimo entre la densidad de la malla y la precisión del resultado.
Malla refinada alrededor de un perfil NACA 0012 en un túnel de viento
Configuración y solución
Al hacer doble clic sobre la configuración, se inicia ANSYS Fluent. Antes de que se abra Fluent, se abre un Fluent Launcher para establecer la configuración previa al lanzamiento. Le permite seleccionar sus dimensiones, opciones de visualización, opciones de procesamiento y mucho más. Una de las muchas características excelentes de ANSYS Fluent es su capacidad para usar procesamiento paralelo o múltiples procesadores de HPC.
Una vez que se abre ANSYS Fluent, el árbol de trabajo y la página de tareas se pueden ver en el lado izquierdo de la ventana. La página del árbol y la tarea incluye la configuración, la solución, las condiciones de contorno, la condición de la zona celular y todas las demás variables establecidas en la geometría para generar el flujo de fluido o el resultado de la transferencia de calor.
Fluent contiene una lista de diferentes modelos que los usuarios pueden usar según sus necesidades. Por ejemplo, si el usuario necesita determinar el flujo viscoso sobre un objeto, puede elegir entre varias formulaciones preestablecidas diferentes para generar sus resultados. El procesamiento multifásico, la energía en el sistema, la acústica, las fases discretas se pueden configurar aquí. A continuación se muestra una imagen de la configuración del flujo viscoso con un modelo estándar de k-epsilon bajo funciones de pared estándar sobre una superficie aerodinámica en un túnel de viento. Debe tenerse en cuenta que no hay un conjunto fijo de comandos que se puedan ingresar con fluidez para generar resultados. Para cada tipo de simulación CFD, hay un conjunto diferente de selecciones para generar resultados confiables para ese modelo.
El conjunto de modelos diferentes y otras entradas del usuario
Después de seleccionar el modelo para la simulación, el usuario puede seleccionar el tipo de fluido y el sólido sobre el cual el fluido interactuará. ANSYS Fluent tiene una amplia gama de fluidos y sólidos preestablecidos para elegir de su base de datos. Si está probando un nuevo sólido o fluido, siempre puede configurar su material personalizado configurando sus propiedades.
La imagen muestra una selección de líquido para la solución desde un menú desplegable. La base de datos ANSYS tiene más de 1000 fluidos y sólidos para elegir.
Establecer condiciones de contorno también es una parte importante en la simulación de CFD. Las condiciones de contorno ayudan al software a determinar las entradas y salidas de fluido y cómo se comportará cada superficie cuando esté en contacto con el fluido. Los valores y el tipo de entradas y salidas pueden ser seleccionados por el usuario. El usuario también puede seleccionar una amplia gama de modelos de turbulencia si el flujo no es laminar.
La imagen muestra una entrada de velocidad de un túnel de viento con una velocidad de 40 m / s
Después de configurar todas las variables, la solución se procesa mediante ‘Ejecutar cálculo’. Esta es la parte donde se llevan a cabo las iteraciones de las formulaciones para que puedan converger. Aquí, el solucionador usa ecuaciones matemáticas complejas para generar los resultados. Para que los resultados sean precisos, es necesario que los cálculos converjan.
Resultados CFD Post
Los ‘resultados’ son un postprocesador CFD para Fluent. En CFD-post, los resultados de las variables que se configuran en Fluent se pueden ver y analizar visualmente. La publicación de CFD es un componente importante y esencial para los usuarios, ya que aquí pueden ver una demostración simulada de cómo se comportará su producto en escenarios de la vida real.
Los usuarios pueden hacer contornos, líneas aerodinámicas, vectores, seguimiento de partículas y muchas otras características visuales diferentes que permiten a los diseñadores e ingenieros ver cómo se comportará su producto en condiciones reales.
Vectores de velocidad alrededor de un ala en AOA = 4 °
Los contornos también nos ayudan a ver visualmente los efectos de los fluidos sobre el cuerpo. Para los contornos que se muestran a continuación, el objeto se prueba en un túnel de viento virtual y se analiza cómo se forman diferentes regiones de presión sobre él debido al viento. De esta forma, los ingenieros de diseño pueden evaluar visualmente su diseño y hacer ajustes según sea necesario.
Regiones de baja y alta presión que se forman sobre un objeto.
Racionalización y vórtices sobre un ala en alta AOA
Existen diferentes conjuntos de entradas que el usuario puede ingresar para obtener los resultados deseados en la publicación CFD. El conjunto de resultados anterior se obtuvo mediante los siguientes comandos:
Avanzando
Como se dijo anteriormente, ANSYS Fluent es un software de simulación diverso que cubre un amplio espectro de CFD. Si bien es prácticamente imposible cubrir todos los temas en un breve tutorial, estamos listos para ayudarlo en sus consultas y preguntas haciendo nuevos tutoriales de ANSYS Fluent de acuerdo a sus necesidades. Si necesita aprender algo nuevo en ANSYS o tiene alguna pregunta, no dude en comentar a continuación. Nuestros colaboradores ofrecerán tutoriales de ANSYS Fluent para usted de inmediato.
