磁流体力学入门的一些问题



  • 大家好,正好赶上了最近一次的邀请码注册。这是我的第一个帖子。

    这学期开始搞磁流体项目,原本是机械自动化专业的,所以实验室这方面没有太多基础,我在网上搜集的一些资料,自己在学fluent和maxwell, 重新学习流体力学 电磁学等相关知识。

    关于学习fluent,有一些困惑,我自己是从图书馆借了两本fluent入门到精通的书跟着步骤练习,书里只讲每一步设置什么参数,但是我不明白为什么那样设置?我基本上是三周左右把两本书跟着联系完,感觉收获不大。想请教各位应该怎样正确的学习fluent呢?软件操作怎样与相关理论结合呢?

    如果有前辈搞磁流体相关的,也希望能够指导一下学习路线,非常感谢大家了


  • CORE Fluent讲师

    @taibudong1991 适当学习一下计算流体力学相关的东西吧
    宏观上先对fluent有个概念



  • :laile:

    磁流体热流体等都是流体,Fluent算的就是计算流体力学CFD。CFD这面好多人搞得东西分为【算法】和【应用】两大块。界限还挺明显。

    • 应用就是你做的这个过程,按照案例设置参数,算出来结果就好。然后跟实验对一对。
    • 算法就是研究为什么需要设置这个参数,这个参数需要设置多少。

    就像楼上所说的,你现在把案例走一遍了,大体有个宏观的CFD是干什么的了,可以搞点更深的东西。比如下面这个图(随便找了一张Fluent案例),按照案例肯定都走了一遍了都知道该点击kEpsilon(2-eqn)了,但

    1. 你不知道为什么不用Laminar对吧?
    2. 不知道为什么是Standard Wall function而不是用Enhanced?
    3. 不知道为什么湍流多相模型是dispersed而不是mixture?
    4. 不知道为什么$C_{\mu}$是0.09而不是0.05?

    要回答这些问题你需要把普适性CFD学一遍才行。

    微信图片_20190319091355.jpg

    再就是磁流体。Magnetohydrodynamics属于在普适性CFD上添加磁场对流体的影响,是流动方程加驱动力。要是学习,应该先学习CFD,然后再去你们的磁流体SCI上学习磁流体。过程:普适性CFD(看教材) -> 磁流体(看SCI)


  • CORE Fluent讲师

    @东岳 老哥专门开了一下fluent 么?



  • @ibelief 嗯?


  • CORE Fluent讲师



  • @ibelief 谢谢回复,已关注公众号:shangxue:



  • @东岳 感谢老师的回复,确实是1234的问题。再问问老师普适性CFD教材有哪些推荐及阅读顺序呢?我自己买了北大出版的日本教材-《流体力学》、《普朗特流体力学基础(第11版)》、安德森的《计算流体力学基础及其应用》。



  • @taibudong1991

    总是被忽略的区别:xinlei:

    首先要注意的是如果要做CFD,要分开流体力学和计算流体力学。二者虽然不像化学和化工区别那么大,但是真正做CFD的或者做流体力学的,对这俩感觉很大 :shit: 比如人家要是问我做什么的,我肯定说我是做计算流体力学的。跟进一步,我说我写代码解方程的。你问做流体力学的肯定他不会回答你他每天写代码解方程

    CFD和流体力学之二者之间存在不可割舍的联系,但差异也非常明显。流体力学着重研究如何构建偏微分方程,CFD着重研究如何解偏微分方程。因此,可以理解为首先通过流体力学研究构建对应的数学模型,然后通过CFD对模型进行求解的过程。流体力学侧重建模,CFD侧重求解。没有流体力学构建的模型CFD无用武之地,流体力学构建模型之后没有CFD则不可能获得解。举例,多相流体力学的研究者可能对两个气泡之间如何破碎感兴趣,因此这些研究学者的工作可能是通过实验监控气泡周围的流场数据(如湍流动能),构建一个破碎频率关于湍流动能的关系式。多相计算流体力学的研究者在拿到这个关系式之后,需要用数值方法去对其进行求解。另一方面,流体力学研究者离不开实验,CFD研究者可以无实验进行研究。流体力学的顶级期刊是Journal of Fluid Mechanics等,CFD的顶级期刊是Journal of Computational Physics等。当然学术界对于二者并没有明显的区别划分 :duang: 再次重申:

    • 流体力学偏向如何推导N-S方程,你看看N-S方程的推导在1800年代就开始了;
    • 计算流体力学偏向如何求解N-S方程,你看看N-S方程的求解比如SIMPLE、PISO算法从1970年代才开始,这进一步证明了,流体力学远远早于计算流体力学

    咱们计算流体力学相对于传统学科还是很新奇的 :xinxin: :xinxin:

    最近几篇文章转的特别火,就是网上不知道从哪里抄来的《CFD大牛的故事》,但里面有很多大牛完全不是做CFD的。一再感叹,很多人流体力学和计算流体力学的区别都忽略了。

    CFD学习用不用补流体力学

    个人感觉可以看看流体力学的书籍,不需要恶补。同理,学习CFD需要看看高等数学的书籍,也不需要恶补。以高数举例,高数里面很多东西普适性CFD里面是用不到的(当然可能SCI会用到,不在此处讨论范畴),比如什么无穷级数、解析几何等。流体力学里面很多普适性CFD也用不到,比如说涡判别、流函数等。当然很多人可能做的就是边界层理论,但可能更倾向构建模型(参考上文)而不是求解。所以回到你的问题:

    我自己买了北大出版的日本教材-《流体力学》、《普朗特流体力学基础(第11版)》、安德森的《计算流体力学基础及其应用》。

    北大《流体力学》和《普朗特流体力学》我都看过,从我个人作为一个严格的计算流体力学研究者的观点来看,这两本书对你的计算方面提升很小。比如说,CFD的几个关键问题,或者说CFD书籍必须有的问题:

    1. N-S方程如何求解?
    2. 网格离散?
    3. 高阶格式问题?

    这俩本书完全没说。但可以帮助你理解一下怎么推导N-S方程。所以流体力学书看看即可

    CFD应用和理论

    安德森的《计算流体力学基础及其应用》这本我也看过。不过对你有帮助的估计只是前两章。如果你到了这一步,基本上稍微筛选一下就可以了。在筛选CFD书的时候,还是要注意一个区别:CFD书分应用类和理论类。CFD应用类书籍国内就太多了,多如牛毛,用陶院士的一句话说,就是“汗牛充栋”。如果看应用类书籍,基本上你就回到了一楼的状态:

    关于学习fluent,有一些困惑,我自己是从图书馆借了两本fluent入门到精通的书跟着步骤练习,书里只讲每一步设置什么参数,但是我不明白为什么那样设置?我基本上是三周左右把两本书跟着联系完,感觉收获不大。想请教各位应该怎样正确的学习fluent呢?软件操作怎样与相关理论结合呢?

    因此你需要看CFD理论类书籍。在这面我就不多说了。毕竟很多做CFD很多年的人,从来没看过CFD理论的书。各走各的路。不过如果你觉得我玩的比较有意思,那就走我的路,多看看CFD理论的书。如果你觉得我玩的没什么用,可以看看应用的CFD书直接算:ok2:

    CFD理论书籍细分

    由于求解CFD的套路太多了,有限体积、有限差分、谱方法。在这里要选对你要的方法的书。如果你做的是有限体积,那你看有限差分的就看错了。比如安德森那本,就是有限差分的。进一步,如果用的有限体积。在这里《数值传热学》那是最适合你的书。怎么看?要硬着头皮看,一个字一个字看,当作高考复习来看。如果能看个几遍,基本上你就大体有了一点CFD的感觉了。

    说实话《数值传热学》应该是初级的CFD教材。更高级的,那就是推荐这本Computational Methods for Fluid Dynamics,不过呢,这本书,估计你看数值传热学能看到炉火纯青,看这本书刚上手也是看不懂的。不过个人建议还是当高考来看,一个字一个字看。没办法,CFD理论就是难。

    如果这俩本都刷过了,你的普适性CFD感觉基本能到20%了。20%都是往多了说。 确实如此,vanLeer研究几十年的高阶格式,Tryggvason玩了几十年的Front-tracking、你看两本书你的CFD层次感觉就上去了,可能么? 为什么,因为看普适性CFD教材,你充其量最高达到的是普适性CFD的高度。要想达到更高的高度,

    • 要么拓展你的CFD研究领域。这样才能获得一种感觉:“原来这句话这样理解”,就这种回过头才能理解的感觉。给你举例:普适性CFD教材里面说了很多遍了:N-S方程要符合连续性假定,那么为什么要符合连续性假定?教材还说了:N-S方程具有不同的数学特征(双曲啊椭圆之类),那么这有什么用?这在普适性CFD教材里面你是找不到的。

    • 要么把普适性CFD算法编一编。亲自写代码跟你看教材是俩回事。看10遍C++,不如写10行代码。这道理大家都明白,不多说。要做实战派。

    总结

    个人感觉,几点:

    • 书不能选错,选错书白白浪费时间;

    • 书找对了之后要细细研读,走马观花没用;

    • 不亲自手算方程、不亲自写程序,够呛能到一定的高度;

    新手菜鸟没别的套路,就是看书,这个过程,基本要持续几年。是的CFD就得多看书,至少如果你做CFD理论的,就得多看书。我做CFD8年多了,每天都是除了看书看SCI就是写代码,没别的。 做20年也一样。一个新算法出来了,不就得看SCI学么?没办法,CFD就这样,不难的话,大家都会了。最后推荐一本我自己写的《无痛苦N-S方程笔记》。转为菜鸟准备。如果你愿意参加我的General CFD算法课也行,但要花几千块。

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    感觉也挺有意思的,毕业之前学习是为了工作,现在我的工作就是学习。关键我愿意学 :shangxue: :shangxue:



  • @东岳 真心感谢老师的详细回复,使我对CFD有了更清楚的了解。现在准备好好看看老师写的《无痛苦N-S方程笔记》:chitang: 还有些疑问想请教老师!

    正如老师前文CFD理论书籍细分中提到的先要选对我要的方法的书,之后细细研读。 请问老师,如何针对研究内容去选对的或者说合适的求解CFD的方法呢?(有限体积、有限差分、谱方法)想听听老师的经验:xiezuoye:

    对于磁流体的研究,有的人用fluent的MHD模块发SCI,也有人用Openfoam来搞mhd发SCI,本来自己是打算今年先学fluent和maxwell软件,CFD理论的,有了一定的基础,明年再报GCFD和OKS课程的。就怕自己0基础去学就白白浪费了一次学习的机会,带着疑惑和不懂的问
    题去学会更好点。

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    今天也看了OKS买家秀,了解了课程都是在夏季8月份,今年还有1月份的课程。
    我也想报课程,我怕报夏季的话,自己可能学不好。因为我现在学习fluent,报名的话肯定也要开始学Openfoam了,不能0基础上课,还要学CFD理论。感觉同时进行的话,自己学不好。想着报明年的春季(如果有)的课程应该会学的更好一些。所以想咨询老师,在报名以后,课程开始之前,要具体预习哪些CFD理论和openfoam的资料呢?
    (看到了课程介绍有预习资料,官网也有openfoam的入门资料)

    其实还是想问问老师我这基础适合报今年夏季的课程吗?(老师可能会想你这问的莫名其妙吧!我又不认识你,又不知道基础怎么样,哪知道适不适合。我这样肯定是纯白,原本机械现在学CFD,openfoam没用过) :wocao: 我觉得自己学习不得要领的话,即使明年报名,自己也学的不太好,感觉还是学过CFD系列课程后,自己在学肯定进步很快。但是我就是想CFD理论,fluent,maxwell,openfoam都学好,不知道商软和OF同时学是否冲突,比如精力有限,想都学好,反而一个都学不好。所以想请教老师关于理论与软件学习的一些建议(合理的学习进度,或者什么样的内容优先学,重点学)。 感觉自己乱七八糟想的有点多 :xinlei:

    还有一些关于硬件配置的问题 。实验室给配了台式机win10 + i7,6代 + 8g + 1T,自己有个超薄本win10 + i5u + 8g + 256g,配置下图d1b7e923c55c84768e64244e5e1e8d0.png
    请问老师,我这笔记本配置上OKS课程是否够用? :papa: 不够用还要换个笔记本了。 也不知道台式机搞项目是否够用,目前练习fluent案例没问题。
    如果不够用的话,自己想配个主机,预算1w5,(分期付款,毕业后带回家:chigua: ),但是不知道什么样的配置够我搞的项目使用呢?根据什么参数去选够用的配置呢? 这个自己心里一点AC数都没有,也想请老师能够指导一下。

    最后问问老师,这个课程能支持支付宝花呗分期付款吗?:chouchou: (全款有困难,免息更好了,自己资费,实验室不报销:xinlei: 但我觉得学到的知识是自己的,想办法也要为自己创造更好的学习条件,不能耽误自己毕业是头等大事)



  • 请问老师,如何针对研究内容去选对的或者说合适的求解CFD的方法呢?(有限体积、有限差分、谱方法)

    目前CFD这面绝大部分都是有限体积法。使用有限差分、谱方法的有点偏向CFD的一个研究分支了。Fluent和OpenFOMA用的都是有限体积法。主要看你要用的软件,它用什么方法你就学什么方法。

    所以想咨询老师,在报名以后,课程开始之前,要具体预习哪些CFD理论和openfoam的资料呢?

    GCFD必须要学习我写的那本预习资料。看看陶院士的数值传热学更好。OKSS1不需要基础。

    其实还是想问问老师我这基础适合报今年夏季的课程吗?但是我就是想CFD理论,fluent,maxwell,openfoam都学好,不知道商软和OF同时学是否冲突,比如精力有限,想都学好,反而一个都学不好。所以想请教老师关于理论与软件学习的一些建议(合理的学习进度,或者什么样的内容优先学,重点学)

    OpenFOAM和Fluent不太一样。学习路子也不太一样。OpenFOAM侧重算法,Fluent侧重应用。所以你调一个学吧。另外还得看你的目的,如果想做工程项目,不关心算法,Fluent上手更快。如果要发SCI,发一些吊炸天的SCI,OpenFOAM是首选。两点:

    • 如果你有什么都想学的想法,应该是比较好学的学生,这种学生我建议上手CFD算法和OpenFOAM。学会OpenFOAM再用Fluent也特别容易

    • 一些学生对CFD不感兴趣,只想拿证毕业,我建议上手Fluent,上手快。但会Fluent再学OpenFOAM等于重学

    学习进度OpenFOAM和Fluent也不一样。很多Fluent用户把Fluent当软件用。但学OpenFOAM你不学CFD算法不行。因此要是学OpenFOAM,得抓紧学好CFD理论,然后入手OpenFOAM才能容易点。要不然开始学就会卡死。

    但是不知道什么样的配置够我搞的项目使用呢?根据什么参数去选够用的配置呢?

    取决于项目的网格数量。几百万网格的瞬态计算就得上工作站或者小型服务器,20 30核的感觉都有点少。不过感觉你能问出这个问题,说明你还没到几百万网格的程度。你那个配置足够了。就是内存低了点。最好16G。

    这个课程能支持支付宝花呗分期付款吗?

    可以花呗分期 :duang:

    不清楚你现在几年级,个人认为所有硕士生以及低年级的博士,如果以后要发CFD方向SCI的话,都应该抓紧时间恶补CFD理论。我目前只能在休息时间(比如春节期间)系统的看一下书。后期大量的时间都是看SCI了,教材看的会越来越少

    但教材真是好东西,尤其大师的教材。小罐茶,大师做 :xiezuoye:



  • @东岳 再次感谢老师的详细回复,通过这几次与老师的短暂交流后,我对CFD有了个清晰的入门认识。

    OpenFOAM和Fluent不太一样。学习路子也不太一样。OpenFOAM侧重算法,Fluent侧重应用。所以你调一个学吧。另外还得看你的目的,如果想做工程项目,不关心算法,Fluent上手更快。如果要发SCI,发一些吊炸天的SCI,OpenFOAM是首选。两点:
    如果你有什么都想学的想法,应该是比较好学的学生,这种学生我建议上手CFD算法和OpenFOAM。学会OpenFOAM再用Fluent也特别容易
    一些学生对CFD不感兴趣,只想拿证毕业,我建议上手Fluent,上手快。但会Fluent再学OpenFOAM等于重学
    学习进度OpenFOAM和Fluent也不一样。很多Fluent用户把Fluent当软件用。但学OpenFOAM你不学CFD算法不行。因此要是学OpenFOAM,得抓紧学好CFD理论,然后入手OpenFOAM才能容易点。要不然开始学就会卡死。
    不清楚你现在几年级,个人认为所有硕士生以及低年级的博士,如果以后要发CFD方向SCI的话,都应该抓紧时间恶补CFD理论。我目前只能在休息时间(比如春节期间)系统的看一下书。后期大量的时间都是看SCI了,教材看的会越来越少

    我是博士二年级下学期了,机械转CFD。毕业有发2SCI,1EI的要求。看了老师的这几段回复,很有感触,决定抓紧时间看CFD理论,从仔细研读《无痛苦N-S方程笔记》开始,上手OF,还有东岳流体学术上也有很多资料。:xiezuoye:


  • Fluent教授

    学习CFD理论对于一个想要非常扎实的研究CFD的人是必要的。但是,目前中国很多时候,导师为了市场化的需求,接手的项目是极其工程实际的,直接要跟企业交代的。他考虑的是你的东西到底能不能和实际符合,能指导应用。这个时候,你只能专注在一些案例之上。做CFD理论,必须把东西讲得很清,也就必须细化到一个环节,规模就必须简单,问题必须集中。而现在很多国内导师,实际上提出的课题难以成为一个研究性的课题,用这个课题去转变成一个科学性的研究是非常困难的,如果是在这种工程问题上,你要发不错的SCI是尤为煎熬的。
    你涉及的东西非常多,又必须在学术的精确度上讲清,那么你的篇幅会非常长,不会少于15页双页,各种方方面面都需要考虑,也很容易出错。
    所以,最好是把研究发表和导师的课题分开考虑会比较好。



  • @l-j刘侃 确实,很多横向课题提炼科学性问题比较困难。博士期间无论从科研自主性,以及科研能力上都弱一点,导致没有导师介入很难发文翔。自己觉得某个点好玩,打算研究下发表,导师不会支持。

    类似这种可以找我合作 :duang: 哈哈


  • Fluent教授

    @东岳 只要是用OF的一般都首推东岳老师:xinxin:


 

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