流体运动
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，不仅如此，针对流体的研究人员不仅对其有趣的现象有所好奇，同时对流体运动规律以及对物理世界的影响也是求知若渴。
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大坝崩溃过程二维仿真模型-ICFD（Dam_breaking ICFD-2D）
流体仿真模型需要的最基本的关键字在该模型中都已经包含，在熟悉该仿真模型的建立过程后，大家可以利用教程中用到的关键字建立自己的流体仿真模型。希望该视频对于想分析流体运动状态的朋友能有所帮助和启发。 教程中采用的前后处理软件为LS-prepost, 求解器为LS-Dyna。如有看不明白的地方，欢迎留言。
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流体运动的实例教程
作者：Cadence CFD 解决方案
关键要点
由于涡流和漩涡而引起的流体的剧烈运动称为湍流。
湍流运动粘度没有物理存在，被认为是流动特性，而不是流体。
流体的有效运动粘度可以表示为无湍流作用的运动粘度或湍流运动粘度之和。
随着流体流速的增加，层流转变为湍流
在流体系统中，流体流动可以是层流或湍流。流态中的湍流是由流体层的速度差异引起的。湍流中作用于流动的流动阻力较大，称为雷诺应力。湍流运动粘度是湍流中重要的物理量。湍流运动粘度，也称为涡流粘度，取决于流动状态。在本文中，我们将探讨湍流和湍流运动粘度。
流体流动
流体流动有两种类型：层流或湍流。
层流
均匀、均匀且有序的流体流动被认为是层流。层流本质上是确定性的。层流的未来行为可以根据较早时间的流动特性知识来预先确定。即使在流动中存在不规则和扰动，平均层流运动是在一个方向上的。
粘性流体的均匀层流可以建模为包含不同且稳定的层的流体流。每一层都以相同的方向在另一层之上移动。顶层以最高速度移动，粘附在边界上的层以最低速度流动。内部摩擦是速度差异的原因。粘度用作流体内部摩擦的量度。然而，随着流体流速的增加，流态变得湍流。
湍流
随着流体流速的增加，层流转变为湍流。流体流速的增加导致流体层混合。随着速度的增加，更多的流体层混合在一起并破坏了平稳的流动。流动变得不均匀，并受到涡流和漩涡的干扰。由于这些涡流和漩涡而引起的流体剧烈运动称为湍流。湍流的特征在于不同方向上的显着速度。速度方向不同于流动的总体方向。
粘度
粘度是在湍流中讨论的一个重要量。高粘度流体抵抗流动中的湍流或从层流缓慢过渡到湍流。
展开 大气、海水既是一种斜压流体，而且受到科氏力的作用（虽然很小，但对这种大尺度的运动影响很大）再加上大气、海水的黏性，使得在大气、海洋中产生大大小小各种尺度的涡旋。
2. 无旋流动模型
无旋流动是流场中各质点无旋转的流体运动。自然界中无旋运动很难见到，因为流体通常是斜压的，有黏性的，科里奥利力（非有势力）也可能在起作用。这都会导致产生涡，然而有一些假设下或某种近似时流动可视为无旋的，后面将会看到，无黏性止压流体在有势力的作用下，均匀来流绕物体的流动及从静止开始的流动都将是无旋的。例如机翼绕流，水波运动等都认为是一种无旋运动，这类流动在工程中经常遇到，具有重要意义。在无旋的条件下，就有速度势存在，再在流体不可压时，得到了速度势的拉普拉斯方程，数学上有成熟的处理方法，因此无旋运动是一种广泛应用的简化模型。
五、重力流体与非重力流体模型
在液体流动中，重力的作用一般是要考虑的，对于低速运动的流体，惯性力较小，重力是影响流体运动的主要因素，尤其是在海洋或大气运动中，更是如此。此外，在有自由面及因密度分布不均匀而引起的流体运动中，重力也起主要作用，但在高速气流运动中，由于惯性力比重力大得多，重力常常被忽略。
展开 CFD流程
问题定义（确定模拟目的、确定计算域）
前处理和求解（创建几何实体、设计划分网格、设置物理问题、定义求解器、求解监控）
后处理过程（查看计算结果、修订模型）
CFD实现流程
流体力学的一些基本概念
1）连续介质假设：流体连续地充满整个空间
2）流体微团：微观充分大，宏观充分小的流体“质点”
控制体：在流动区域内划出一块有限的封闭区域
3）密度：
其中 是平均密度（控制体内流动的总质量/控制体体积）
在引入流体微团概念后，我们可以轻而易举地定义流体密度
4）流动模型
为了将物理规律（方程）更方便地应用到流体上，我们定义以下四种流动模型
四种流动模型
5）物质导数
物质导数是流体力学专有概念，在物理上是指跟踪一个运动的流体微团的时间变化率，在数学上可理解为物理量的全导数，定义式如下
即物质导数为当地导数 与迁移导数 之和
6）速度散度
利用运动的控制体模型，经过简单推导可得
其中 为收缩到无穷小的控制体的体积
根据这个式子，我们可以归纳出速度散度的物理意义实际上是 每单位体积运动的流体微团，体积相对变化的时间变化率
7）流动的描述方法及其对应CFD处理方法：
欧拉描述：给出每个时刻每个空间点上的物理量（计算网格不动，求解NS方程）
拉格朗日描述：跟踪每个流体质点，记录物理量随时间的变化（计算网格跟踪流体质点）
另外CFD中还有计算网格运动，但不完全跟踪流体质点的方法，如ALE（动网格）
流体力学的控制方程
无论是多么复杂的流动情况，其流动都由三个基本的物理原理控制，即质量守恒定律、牛顿第二定律、能量守恒定律。
展开 导读：在进一步了解湍流方程之前，我们需要首先知道流体运动的基本方程。流体运动遵循基本的守恒定律，即遵从质量守恒、动量守恒和能量守恒定律，流体运动的基本方程就是描述这些基本定律。本文首先介绍一下随体导数及雷诺输运方程。因为主要是一些数学表达式，所以行文稍微有些枯燥，但这些数学方程是描述流体运动的根本。
随体导数
求解基本方程时，需要用到流体质点的物理量随时间的变化规律，于是定义了随体导数。随体导数：流体质点物理量随时间的变化率称为物理量的随体导数。但在流体力学中，流体质点的运动区域大，因此跟随一个流体质量去描述其运动，通常是比较困难的。考虑到流体是充满整个运动区域的连续介质，一般有两种描述运动的方法。
（1）拉格朗日法
该方法着眼于流体质点，把流体质点的物理量表示为拉格朗日坐标与时间的函数。拉格朗日法跟踪的是流体质点，因此其坐标（a,b,c）不随时间(T)的变化。若以 表示流体质点的某一物理量，其拉格朗日法的数学表示方式为：
(a,b,c)更像是对流体质量的标号，如果t时刻的质点的位置以r表示，则：
表示拉格朗日坐标为(a,b,c)的流体质点在t时刻处于r，即空间点(x,y,z)的位置。
（2）欧拉法
欧拉法着眼于空间点，也叫空间描述法，即流体的物理量随空间点及时间变化。把流体物理量表示为欧拉坐标及时间的函数。当某时刻物理量在空间分布确定，我们就是物理量在此空间形成了一个场，也就是说欧拉法实际上描述了物理量的场。欧拉的数学表达式为：
(x,y,z)就是空间的坐标。例如流体速度可以表示为：
它表示空间点(x,y,z)上t时刻的流体速度。
展开 导读：如何用数学语言描述流体的运动，以及什么是N-S方程？
流体运动分解
(1)亥姆霍兹速度分解定理
该定理将流体质点运动分解为平移、线变形、剪切变形、旋转四种运动。
在直角坐标系中，线性变形率可以表示为：
剪切变形率为：
用图解法表示四种变形运动。
设流体微元在t时刻处于ABCD位置，在 将处于A1B4C4D4,则：
由ABCD到A1B1C1D1为平移运动；
由A1B1C1D1到A1B2C2D2为线性膨胀运动（线性变形）；
由A1B2C2D2变到A1B3C3D3为剪切变形运动；
由A1B3C3D3到A1B4C4D4为旋转运动。
(2)有旋运动
流体运动是否有旋，可以用旋度（涡量）来表示：
时，流体做无旋运动，否则为有旋运动。
流体微团是否做有旋运动，需要视微团是否围绕着通过流体微团的瞬时轴旋转，而不是决定于流体微团的轨迹（迹线）的几何形状。
本构方程
（1）斯托克斯假设
流体是连续的，它的应力张量是应变率张量的线性函数；
流体是各向同性的，也就是说流体性质与方向无关；
流体静止时，即变形率为零时，流体中的应力就是流体的静压力。
（2）本构方程
对于牛顿平板试验，牛顿粘性定律可以写为:
由于应力与变形率是线性关系，因此系数a只与流体物性有关，参考牛顿粘性定律：
于是作用于微元上的正应力可以表示为：
合并三项，可以得到：
此式就是本构方程（广义牛顿定律）。
纳维-斯托克斯方程
这就是牛顿流体的运动方程，称为纳维-斯托克斯方程（N-S方程）。
展开 流体运动的问答
有大神知道怎么仿真一个物体以一个初速度在流体中运动，后续沿惯性运动轨迹吗？
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Mechanical界面中开发了用于ISPG分析的扩展插件，将来用户可以非常方便地在Mechanical界面下利用ACT进行ISPG前后处理。
在数学上，Y+ 值可以计算为：
Y+值的公式
这里，u_τ是摩擦速度，y是壁距，μ是流体的运动粘度。
摩擦速度可以根据壁面剪切应力 τ_w 计算：
摩擦速度公式
https://drive.google.com/file/d/1rtvROyksCT_Fj0OyhyjnBTx5guu7Pcoe/view?
除了VIV， 还有一类现象，叫做VIM (Vortex Induced Motion)，分析刚体在流体载荷下的运动规律
创建静止流体区域
新建流体区域
StationaryFluid ，如下图所示设置Basic Settings选项卡
如下图所示设置Fluid Models选项卡
如下图所示设置初始值
2.6 创建运动流体区
2.1.问题描述
本次研究拟采用LJ体系模拟二维Couette flow，Couette flow（库爱特流）指的是粘性流体在相对运动着的两平行平板之间的层流流动。这个流动是由作用在流体上的粘性力和与平板平行的外部压力推动的。本次研究通过固定底端，移动顶端来制造Couette flow。
2.2.模型描述
具体模型如图2.1所示。
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