一百零三、Fluent仿真后处理技巧---数据可视化(云图+矢量图+流线图)

Fluent 的仿真计算完成后，后处理是至关重要的一步，但也是许多人容易忽略的一步。

很多人习惯于埋头计算，关注网格划分、求解设置、收敛性检查等前期工作，却在得到结果后草草了事，甚至只是随便截几张图就算完成仿真分析。

其实，后处理的质量直接决定了仿真计算的价值，如果结果不能清晰、准确地展示出来，那再复杂的计算都只是“自娱自乐”。

好的后处理结果和差的后处理结果的差距往往是天壤之别，类似一个是哪吒，另一个是那砣

 

一般来说，Fluent 后处理或者说CFD后处理主要形式包括以下几类：  

下面我们来详细讨论一下三种可视化后处理方式，即contours、vectors、pathlines

作用：用于显示流场中某个变量（如温度、速度、压力等）的分布情况，以彩色图的形式直观呈现。  

应用场景：观察流动结构、温度梯度、压力分布等。  

3.1云图Contours的适用性

Contours翻译过来应该是等值线图，但是我们都习惯性的称呼为云图。这应该是大家使用的最多的后处理方法了，因为它看起来花里胡哨的，很好看，很多同学特别喜欢把它展示在论文和PPT中

但其实云图只是一种数据定性的展示，无法精确的表示数据的变化，因此很多老师(外审专家)比较反对只使用云图来展示数据。一般来说，我们如果想要展示云图，同时还想增强结果的科学性和可信度，需要附加上定量分析图，比如空间曲线图。

类似下面的论文：康慧伦.压水堆堆芯流场CFD数据重构技术研究[D].null,2023

3.2Contours图的生成

云图生成有两种渠道，一种是Fluent软件自带的后处理；另一种是其他软件生成。

Fluent软件就能很方便的生成云图，供大家计算过程中查看计算结果，来判断计算的情况。这种方式生成的云图比较简单随意，一般不会直接用于论文或答辩中。

Results--Graphics--Contours，双击Contours后，可以进入到云图生成界面。这个界面很简单，每个选项大家都可以尝试一下，了解作用是什么。

这里有两点要注意：

• 云图只能在surface上显示，而不能在体上面显示。如果是三维模型，则只能选择已有的面或者先创建截面，然后才能显示云图，而不能选择一个体来显示云图。

• 有些同学的云图会把网格也显示出来，这可能是因为勾选了Options下面的Draw Mesh，取消勾选即可。

  

在早期的版本中，即使不勾选Draw Mesh也可能出现这种情况。解决办法：Surfaces下什么面都不选中，直接Display，就不会出现网格了。现在的版本似乎已经解决了这个类似bug的问题

Contours图一般不会直接从Fluent截取出来，而是通过第三方软件导出更加高质量的图片，格式也多是TIFF，比如CFD-POST或者Tecplot软件。

当然，CFD-POST和Tecplot制作云图也有一定的流程需要学习。这个我们后面再详细讲解

注：无论是论文中还是PPT中等比较正式的场合，千万不要在Fluent界面直接截图。一方面这种图片清晰度不够，另一方面这种方式给人的感觉比较随意，不够认真。

作用：用箭头表示流体的速度方向，并用颜色或箭头大小表示速度大小。  要注意，虽然有很多矢量，但这里的矢量图就是指速度矢量。

应用场景：分析流体流动趋势、涡流结构、喷嘴喷射方向等。 比如，观察房间内空调送风的流向，看空气流动是否均匀。  

4.1矢量图的适用性

相比云图，矢量图更像是“方向指示牌”，不仅能告诉我们流体流向哪儿，还能用箭头大小或颜色来表达流速的快慢。

一般来说，矢量图主要应用于分析一些复杂的流动结构，比如涡旋、剪切层等，就像在地图上标出风向，能直观地看到空气如何流动、哪里可能出现紊流。

矢量图的密度选择至关重要。如果箭头过密，可能会导致图像杂乱，影响可读性；如果箭头过疏，则可能遗漏局部流动特征。

4.2矢量图的生成

当然Fluent也可以很方便的生成矢量图。同样地，Fluent生成的矢量图主要还是用来给大家计算时查看的，真正矢量图的生成还是需要借助其他软件。

Results--Graphics--Vectors，双击打开矢量图界面

可以通过控制Scale和Skip来调整矢量箭头的尺寸和密度。

与云图类似，矢量图通常不会直接从 Fluent 截取，而是通过 CFD-POST 或 Tecplot 进行后处理，以获得更清晰、高质量的可视化效果。

作用：流线用于显示流体质点的运动轨迹，直观展现流场中的流动路径。流线是虚拟曲线，其切线方向与流场中所有质点的瞬时速度方向一致。

流线图和矢量图看起来比较相似，但两者还是有一定的区别

5.1流线和矢量图的对比分析

流线：流线通过求解微分方程 ds/dx=u(x,t) 生成的积分曲线，表示流体粒子的轨迹。对于稳态流动，流线是固定的，但在非稳态流动中，流线会随时间变化。

矢量图：矢量图表示的就是流体速度矢量，箭头的方向表示流体的流动方向，箭头的长度表示流体的流速大小。

 

流线：更适合用于稳态流动。对于非稳态流动，流线会随时间变化。

矢量图：适用于稳态和非稳态流动，矢量图可以清晰地展示时间变化下流体速度的变化，尤其在分析流速的瞬时变化或在不同时刻的流动趋势时更为有效。

 

流线：仅反映流体的流动方向，无法提供流速信息。在流速较均匀的区域，流线能够很好地展示流动的整体方向性。

矢量图：能够清晰地显示每个计算节点的流速方向和大小。矢量图中，箭头的长度和方向可以直观地反映流速的大小和方向，适合分析流速的空间分布。

流线：主要用于展示流场的整体流动结构，适用于需要展示流动路径、流体运动方向以及流动模式的研究。应用实例：涡流分析、气动学中的空气流动分析、热传导过程中流体流动的轨迹等。

矢量图：适用于流速分布的详细分析，尤其是在需要比较不同位置流速大小的场景中。应用实例：流速分析、温度梯度分析、涡度分析、非稳态流动中的瞬时流速变化等。

对比总结如下：

流线的生成

Fluent中的后处理也可以生成流线，Results--Graphics--pathlines

双击打开流线界面

这个界面和DPM颗粒轨迹追踪界面比较相似。点击save/Display可以生成流线图

也可以点击Pulse，生成动图

 

当然，其他的软件也可以生成更加好看的流线图

上述三种方式总结整理成表格如下：

来源：Fluent学习笔记