CFX地流場精確數值模擬教程

1、標準實用文案基于CFX的離心泵內部流場數值模擬基于CFX的離心泵內部流場數值模擬隨著計算流體力學和計算機技術的快速發(fā)展，泵內部的流動特征成為熱點研究方向，目前應用CFX軟件的科研人員還較少，所以將 CFX使用的基本過程加以整理供初學者參考。如有不對之處敬請指 教。一、CFX數值計算的完整流程二、基于ICEM CFD的離心泵網格劃分2.1導入幾何模型2.2修整模型2.3創(chuàng)建實體2.4倉U建PRAT2.5設置全局參數2.6劃分網格2.7檢查網格質量并光順網格2.8導出網格選擇求解器2.9導出網格三、CFX-Pre設置過程3.1基本步驟3.2新建文件3.3導入網格3.4定義模擬類型3.5創(chuàng)建計算域3

2、.6指定邊界條件3.7建立交界面3.8定義求解控制3.9定義輸出控制3.10寫求解器輸入文件3.11定義運行3.12計算過程四、 CFX-Post后處理4.1計算泵的揚程和效率4.2云圖4.3矢量圖4.4流線圖2.1導入幾何模型在ICEM CFD 軟件界面內，單擊 File宀Imort Geometry 宀STEP/IGES （般將離心泵裝配文件保存成STEP格式），將離心泵造型導入ICEM，如圖3所示。圖3導入幾何模型界面2.2修整模型單擊 Geometry 宀Repair Geometry 宀Build Topology ，設置 Tolerenee ，然后單擊 Apply，如圖 4 所示。

3、 拓撲分析后生成的曲線顏色指示鄰近表面的關系：green =自由邊，yellow =單邊，red =雙邊，blue =多邊，線條顏色顯示的開 /關 Model tree 宀Geometry 宀Curves 宀 Color by eount , Red curves 表示面之間的間隙 在容差之內，這是需要的物理模型，Yellow edges通常是一些需要修補的幾何。文檔rc=H eFD j!. ii_ i -FrilH C4JBY0I圖4修整模型界面2-3創(chuàng)建實體單擊 Geometry 宀Creade Body ，詳細過程如圖 5所示。圖5創(chuàng)建實體界面2.4 倉U建 PRAT創(chuàng)建PART，是為了

4、設置邊界時使用，在模型樹中，右鍵點擊Part，在出現菜單中選擇 Create Part。以此創(chuàng)建各個部件的part，如圖6所示。圖6創(chuàng)建PART界面2.5設置全局參數在mesh選項卡中，單擊 Global Mesh Setup ，并設置 Max element ，如圖7所示。圖7設置全局參數界面2.6劃分網格對各個部件進行網格劃分，單擊 Compute Mesh 圖標，選擇網格類型和算法，然后劃分網格具體如圖8所示。圖8網格劃分界面2.7檢查網格質量并光順網格在Mesh Edit Mesh界面中，依次單擊圖9所示圖標，檢查網格質量并光順網格。圖9網格質量檢查和光順2.8導出網格選擇求解器網格質

5、量達到要求后，選擇 Output Solver Setup，設置如圖10所示CRU1 ECJWEhLMJ I rBEATEfLMTEU.lf晉:vJwn 耳”Z .廠 Lo$ 154v*I Qbta林EM（阿MJE.1 j . *. *. *. 1. 8 il4HiUflFMElsiJCr $i Ai0L. 4 機第 OiD OKKI d ）陰祁 02 口劈。35：|1f .Q7 PALttWI oi、aia afltBKi aft aiunm 00： G9 0艇曲岡圖10選擇求解器界面2.9導出網格選擇Output ,將網格文件保存成.CFX5格式，詳細設置如圖11所示5g Edi 惦 wi

6、n 汕noo WnftH H%tjU lA M#l乞口左曲點的5苗h Is1 EJXVvmfilhT訐它*!#wTb/“K圖11導出網格界面3 CFX-Pre 設置過程3.1基本步驟新建文件導入網格(Import Mesh ) 定義模擬類型(Simulation Type ) 創(chuàng)建計算域(Domai n )指定邊界條件(Bou ndary Co ndition )指定交界面(Domai n In terface )給 出初始條件(Initial Conditions ) 定義求解控制(Solver Control ) 定義輸出數據(Output File & Monitor Points) 寫

7、入定義文件(.def File )并求解。3.2新建文件打開CFX-Pre界面，在工具欄中單擊“新建文件”，彈出 New Case 對話框，選擇General ,詳見圖12。MiMMi圖12新建文件界面3.3導入網格選擇File t Import宀mesh，彈出Import mesh對話框，選擇相應網格文件即可圖13導入網格界面3.4定義模擬類型如圖14所示，單擊 Analysis Type 圖標，在 Option 中選擇Steady state 或者transient圖14定義模擬類型界面3.5創(chuàng)建計算域Basic Settings 中選擇材單擊domain圖標，在彈出的Insert Dom

8、ain中輸入計算域名稱，離心泵計算分為4個計算區(qū)域。在料，參考壓力，是否轉動，在Fluid Models頁面中設置湍流模型和熱傳遞，詳見圖 15-一 :n.xDmi2 比*MufliirxliusaohThcrmJ 白 Mahers 隔dd imIhcirrd EfltrgyTubdV U*FBUe4_ 殳鼻業(yè) 卜 c/fenlt -.lt llmo iJc- rji.meTUtdtfXf! MuMCptkn山 rv; V -.：s19mom Ttnf nM膽希賈0圖15創(chuàng)建計算域界面3.6指定邊界條件中設置相應物理量值。單擊Boundary 圖標，選擇計算域，在 Basic Settings

9、 中選擇邊界類型和位置，在 Boundary Details離心泵模擬中邊界條件一般選擇壓力進口和流量岀口或者流量進口壓力岀口。Bjsm： SCtngis曰Optnri!Mass And fafcunertturriE)OpbonPehtrre PressureFlow c* ectrtnNormal to twradary faadgnOptioniifftrtjfenceMedwn (Ihtersty - 5%)Low llotEnst# t 1%ZeQ Gradiert胡 Y F 1.M w 滬，二 c * 岱.J A e y L - A .： i. -iC 幻：G 一 j二一i4n.

10、一_ 厶 u 一.pwi. p4pBoLrdfiry Det* 5chjcw5Flow RegiwOption3.7建立交界面Hii/l(intensity 1C%) iHtwwity and L aigth ScaleAftd Mr WiWMity ftrtc 霊 and Epsricm h and Eddy WKfrS*y R 4bo k AAd LX貼 ScMt 必時卻 Intent*/ and jtoconiputs Land AiXO ConfMXfl Lflnflth圖16指定邊界條件界面單擊Domain Interface圖標，創(chuàng)建交界面，離心泵模擬中有三對交界面，進口和葉輪，葉

11、輪和蝸殼、蝸殼和出口延長段，前兩對交界面類型一般選擇 Frozen Rotor 。詳細信息如圖17所示。圖17設置交界面3.8定義求解控制單擊Sovle Control ，在Basic Settings中對差分格式，收斂精度等進行設置。詳見圖 183.9定義輸出控制單擊Output control，可以設置監(jiān)控點，詳見圖 19，離心泵一般設置進出口壓力監(jiān)測。Hu2ur 住ParUEie- -smut PortPCHJt Pertf ErtarfK : ft !詁 SI 5C*WCkAptfr GonJ：心匚*b &C.iantf4l m Vkw AA-felhr* JANSySU Q *ti圖

12、19輸出控制界面3.10寫求解器輸入文件單擊Define run 按鈕，彈出如圖20所示對話框，定義文件名稱，單擊Save。啟動CFX-Solve證 Wr5口JLbtsrFiLHklO；. Jr-t Can VUuTkml.iSHW148:.UT 4I flMWEl M -lu vm V LI 4W璋 cmH和.X *科I9。 t:3-3 t urboibiictTwr t 共14 0 ft pr- rww 1| TKTt_ttii 片 flMOTtadlJ*vur fl.ttk.liUt -ih ” FLmQHI 9 4 9-4 ra*ndvA ? I0RatCFEt UHNiy :JiMi

13、 rin 14hM/l. VM?3 ! n-廿丄 7. CAIftIOV1I AX4 VMtP CTE i *4vPx 1 if 也*IU fl La We ii: incr Bli vcwA.X -wwvjh&v5 K4tn4R 丄押W3. C4K4O-3飛1h 由1審百于Tsia巧事Ik-BwnCwi and TjfarlB-PZXtx* . H一二一 一一一亠二 一|Iwna b-i-wts*FFOWTMPmm T-TTQ wnuniZill tun 4-1 t b 4日工理 OX x V4E* ua iti Ma.圖22計算過程界面4 CFX-Post后處理當計算收斂后，進行后處理計算

14、外特性和分析流動特性。4.1計算泵的揚程和效率選擇Calculate宀Function calculation，計算泵的進出口全壓和葉輪的扭矩，帶入公示計算泵的揚程和水力效率，如圖23所示。0Rl HubLoc-ationE315.1402 N mJ口 ClewTorque cn K 1 Hub心rj r.j圖23函數計算界面4.2云圖單擊contour圖標，繪制云圖，在 Geometry 頁面中設置位置和變量。如圖24所示TddikFfe FA SMtiATig 血匸嗆i3 IM*DClbck Pi?rwiwRlRl 5houdLdcMnn CakulatorsWPre-twr*00 100

15、 (mk o&oOtmairwCgcisCmVirMdH*UtarwR含乂it ( DefAiHV Mterm Tdbtfe Vimer Chart irteww fcmnent Wiewer R eport WiewefWb Hxw iVariables- Hmksktk巧咖,3.的J七 S中：敘 LCV)4TW 1營仏li畑3 4圖24云圖界面4.3 矢量圖 單擊vector圖標，繪制矢量圖。如圖 25所示圖25矢量圖界面4.4流線圖單擊Streamline 圖標，繪制流線圖。如圖26所示。CFD-PostI FsliD (?o-ntrnrtioiiXpusp 13 tiirboBsrhiiiiRry 毗hod fl rftf prcntri-TIT no I. rei匸膽區(qū)W LW JCWm VBflJU twn EVIj-FQ 4 J 0 6初値畑i 嚼 序Qihc* 商 M&i heqiOMt fplj U*prkocatam wiiiPloii.