用流线图可视化流体流

上个月，我们看到了轮廓图（及其3D对应物，等音表面）的示例，这些示例是为了显示皮带轮中的压力和扬声器中的声频率而创建的。在本次处理系列的这一部分中，我们将探讨使用流线以视觉上描述流体流量的使用。

选定的边界和定位

流线图显示曲线，这些曲线到处都是瞬时向量场。因此，它们通常用于可视化流体流。尽管它们以波浪形的形状而闻名，但很大程度上的护理和意图可以进入良好的流线图。我们将返回一个熟悉的模型进行此演示：管道肘模型中的流动。该模型适用于演示，因为它可以应用于一系列更复杂的设备和过程，例如混合器，整个管道网络，水过滤和电子产品的冷却。

如果您想遵循并安装了CFD模块，则可以在文件>模型库> CFD模块>单相基准下找到管道肘模型。该模型通过90度弯曲模拟了90°C的水流。由于管道直径和高雷诺数，模拟中使用了湍流模型。

在解决模型中，有一个现有的3D图组称为压力（（SPF2）已经包含一个流线图。让我们来看看：

在此视图中，只有一半的对称管道几何形状被建模，底部的入口在底部和右上方。该图组中的流线显示，随着水流向，远离弯曲，瞬时流体速度。首先，我们可以看到完全开发的湍流曲线。然后，弯曲后出现一个分离区和湍流涡流。流线图中的颜色表达表示流体速度（以m/s为单位）。

有几种不同的方法来安排流线图。在“设置”窗口中，“流线定位”选项卡包含该位置的不同选项。我们将仅处理其中的一些。

在先前显示的图中，定位设置为在选定的边界上，这意味着已经选择了一个边界，以供曲线始于（在这种情况下为管道的入口），用户指定要绘制多少个流线。目前，有二十个单独的曲线从该边界开始，如数字场地：

流线样式

其他一些定位工具的效果略有不同。我现在将定位设置为均匀密度。使用此选项，用户可以控制每条曲线之间的距离，而不是指定行数。

在这里，如果您不小心，最终可能会出现非常密集的流线，这可能需要一些时间来计算后处理：

可以使用“颜色和样式”选项卡下的管设置调整流线密度的表示。我们可以缩小管半径（目前设置为0.001 m），也可以选择不同的线样式行类型下拉列表。

对于上图中所示的密集均匀性的情况，线样式将比上面显示的半径更清楚地显示该图：

色带样式显示流线作为扁平丝带。像管子样式一样，这些样式也受用户定义的宽度和比例因子控制。两种样式都有相同密度问题的风险，如果它们被紧密地包装在一起。对于下图，我将分离距离从0.01增加到0.02，从而减少了绘制的色带流线的数量：

您可以使用缎带可以做的一个不错的技巧，尤其是用于跑步的CFD应用程序，是将功能区宽度设置为变量。我已经将宽度表达式（缩小）设置为K2，代表湍流动能。

这可以用来帮助识别流中的涡流。在下面，我们可以看到丝带在弯曲之前要薄得多。它们在肘部后在管道底部附近变稠，在那里湍流动能增加了：

着色流线以显示身体结果

现在，我们已经看到了一些不同的方法来塑造流线，但是它们真正代表了什么？通常，流线的最佳用途之一是描绘流体通过域移动时的流速 - 在这种情况下，是管道弯曲。较早的每个示例都显示了一个图，默认情况下包含颜色表达式。从流线图上禁用此颜色表达方式将显示出非常不同的外观。结果仍然很有用，因为它显示了管道中的湍流，但是它没有提供相同的信息（这就是为什么着色如此重要）：

让我们看一下颜色表达设置。像大多数图一样，颜色表达式将基于您选择的变量。您选择的变量取决于您的应用程序。对于此模型，重要的是要了解水的速度和流体压力。我将设置表达式以显示压力：

在下面，您可以看到着色与以前设置显示速度时的外观不同。该图像还显示了通过90度弯曲强迫流体带来的压降的程度：

你有它。我们为您提供了一个简短的例子，说明如何在描绘流体流动（可能意味着通过任何域）描绘流体流动（可能意味着空气，水或化学混合物）方面特别有用。希望您能有机会在未来的后处理工作中应用这项技术。

进一步阅读

• 下载管道肘模型中的流动
• 阅读此后处理系列中的先前博客条目