自学CFD：我在实习岗速成无人机设计和仿真的故事

news2025/1/15 6:45:20

一、写在前面

大家好，我叫Jack（硕士在读），目前在企业实践学习。

作为一名门外汉，初识计算流体力学，经历了盲目无措、乱做一气，查资料找经验毫无进展，直到从B站遇到了Graychen老师。后转移到仿真秀平台系统学习，如今已完成了工作学习任务，得到了较好的结果。以下是我自学仿真的故事，也可能现在或者将来发生在你身上。

二、跌跌撞撞，开启长达一季的流体分析

2020年12月，在实习单位，我接到的任务是做无人机的流体分析和仿真，从零开始的我一头雾水，只得先从百度寻找经验分享贴，奈何只是皮毛，并没有针对性地介绍，更不用说是详细的文字教程或视频教程，但是还是根据一些所谓的经验进行了建模，现在回头看浪费了大量的时间。

于是乎，转战B站，众所周知，该平台有众多学习资源供大家共享，有很多UP主也分享了不少的流体分析教程，但针对于无人机的分析少的可怜，于是这一阶段又浪费了近一周的时间，毫无进展。

当时，看到有一个大疆无人机的流体分析师看视频来，引起了注意，遂在B站与Graychen老师取得联系，观望了两天，感觉他的言谈举止及态度是可信的，后根据仿真小助手的推荐，在仿真秀官网订阅精品课-无人机设计仿真，于是开始了与Graychen老师长达4个月的交流……

无人机设计仿真-工程实际案例13讲

三、为老师不厌其烦的答疑点赞

订阅无人机固定翼系列课程之后，通过仿真秀官网和App都可以观看，非常方便。并且跟大家一样，添加了Graychen老师的私人微信，被拉到了VIP交流群中，开始了边看课程边做分析、做分析回看课程的无休止的循环。

刚开始学习过程中，我没有太多的耐心，因此导致课程没有完全看懂就开始自己的模型分析，因此可能导致建模、网格划分、计算域设置等等一系列工作中出现小问题，看到结果与教程不一致便截图甩给Graychen老师，不停的发问，在我印象中，这段时间数十次的问老师问题，但他每次都会在第一时间回复。记得有一次是在晚上十点以后，老师给我发语音进行解答，并且针对提出的个性化问题提供个性化的解答方案。

在此，根据我的经验，给各位朋友提个建议：“一定要耐心观看视频教程，至少要认认真真地把操作流程看完一遍，然后跟着做一遍，每一步都要核对，避免因为小问题导致全盘的错误，而且还需要浪费老师的宝贵时间给各位答疑。因为大部分遇到的问题，在视频里面是有讲过的。总而言之，为Graychen老师不厌其烦的为我答疑点赞，毕竟这样的好老师真的不多见！

四、多旋翼无人机气动特性分析案例

目前，已经根据Graychen老师的教程，将无人机的气动特性基本完成，并且借助老师课程末提到的瞬态计算方法，顺利的模拟除了无人机飞行过程中的姿态。非常感谢Graychen老师以及仿真秀平台团队里的各位老师，希望能够帮助更多的对流体感兴趣的朋友们快速成长，当前我正在学习Graychen最新发布旋翼类飞行器仿真设计精品课（欢迎大家一起订阅，加入老师的vip群交流学习）。

旋翼类飞行器Fluent气动仿真12讲

接下来，根据Graychen老师的大疆无人机流体分析视频教程，我对多旋翼无人机进行了气动分析，从零基础完成了无人机转动的瞬态仿真、力矩、升力等参数的计算和监测。绝大部分内容是按部就班根据视频教程完成的，现将我学习过程中遇到的困难和解决方式简单分享给大家，希望能够提供少许参考。

1、操作步骤简述

模型建立及预处理

Graychen老师课程中是用到的SC进行模型的建立，本人的分析的多旋翼无人机因为有solidworks三维模型，因此直接将sw模型导入SC中，进行简化和预处理。由于其电机、起落架等对整体流体分析的结果影响可以忽略，故直接将电机零件删除，并且将起落架的倒角、圆角等进行了简化，并且根据视频教程，进行了流域的建立以及不同组的划分及命名，使网格划分更加简便。将简化模型进行保存成sdoc格式。

网格划分及质量提升

将sdoc格式模型导入Fluent，导入时将选项设置为保存PMDB中间文件。模型导入完毕，对面网格进行初步划分，由于模型比较大，本案例设置的全局尺寸为最小尺寸为2，最大尺寸为400。本着内密外疏的原则，将内域尺寸范围设置为2-20，外域尺寸范围设置为2-400。全部设置完毕后，将所有流域重新划分网格并保存，并保存为尺度函数文件。将PMDB文件再次导入，对网格连接质量进行诊断，分别标记自由面、点接触等项目，按照软件提示进行网格优化与修改，确保网格质量符合要求。

计算域划分

网格优化完毕后，按照已经形成的内外域，依次进行计算域的创建。将内域中的几何模型的部分区域类型全部改为dead，将内外域类型更改为fluid，然后进行体网格自动划分即可。

计算条件设置

直接从上述设置好计算域的页面转入slution界面，设置全局长度单位为mm，并将转速单位设置为rpm，选用k-omega、SST湍流模型进行计算。将边界条件逐一设置为参考系运动，按照三维模型各螺旋桨中心坐标设为旋转中心，转速设置为合理值约3000rpm，设置完毕后进行混合初始化，并运行计算，设置迭代次数并根据实际计算情况，直至收敛为止。