CFX的流場精確數(shù)值模擬教程

1、cfx數(shù)值模擬教程 kobesu基于CFX的離心泵內(nèi)部流場數(shù)值模擬基于CFX的離心泵內(nèi)部流場數(shù)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(nèi)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(shù)值計算的完整流程 二、基于ICEM CFD的離心泵網(wǎng)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 創(chuàng)建PRAT 2.5 設置全局參數(shù) 2.6 劃分網(wǎng)格 2.7 檢查網(wǎng)格質(zhì)量并光順網(wǎng)格 2.8 導出網(wǎng)格選擇求解器 2.9 導出網(wǎng)格 三、CFX-Pre 設置過程 3.1 基本步驟

2、3.2 新建文件 3.3 導入網(wǎng)格 3.4 定義模擬類型 3.5 創(chuàng)建計算域 3.6 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(nèi)，單擊FileImort GeometrySTEP/IGES（一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

3、 GeometryRepair GeometryBuild Topology，設置Tolerence，然后單擊Apply，如圖4所示。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 Geometry Curves Color by count，Red curves 表示面之間的間隙在容差之內(nèi), 這是需要的物理模型，Yellow edges 通常是一些需要修補的幾何。圖4  修整模型界面2-3 創(chuàng)建實體 單擊 GeometryCreade Body，詳細過程如

4、圖5所示。圖5  創(chuàng)建實體界面2.4  創(chuàng)建PRAT創(chuàng)建PART，是為了設置邊界時使用，在模型樹中，右鍵點擊Part，在出現(xiàn)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(shù)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(shù)界面2.6 劃分網(wǎng)格對各個部件進行網(wǎng)格劃分，單擊Compute Mesh圖標，選擇網(wǎng)格類型和算法，然后劃分網(wǎng)格。具體如圖8所示。 圖8  網(wǎng)格劃分界面 

5、2.7  檢查網(wǎng)格質(zhì)量并光順網(wǎng)格在MeshEdit Mesh界面中，依次單擊圖9所示圖標，檢查網(wǎng)格質(zhì)量并光順網(wǎng)格。圖9  網(wǎng)格質(zhì)量檢查和光順2.8    導出網(wǎng)格選擇求解器網(wǎng)格質(zhì)量達到要求后，選擇OutputSolver Setup，設置如圖10所示。圖10  選擇求解器界面2.9  導出網(wǎng)格選擇Output，將網(wǎng)格文件保存成.CFX5格式，詳細設置如圖11所示。圖11  導出網(wǎng)格界面3  CFX-Pre 設置過程3.1 基本步驟新建文件導入網(wǎng)格（Import Mesh） 定義模擬類型（Simulatio

6、n Type） 創(chuàng)建計算域（Domain） 指定邊界條件（Boundary Condition） 指定交界面（Domain Interface） 給出初始條件（Initial Conditions） 定義求解控制（Solver Control） 定義輸出數(shù)據(jù)（Output File & Monitor Points） 寫入定義文件（.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。圖12  新建文件界面3.3導入網(wǎng)格選擇FileImportmesh，彈出Im

7、port mesh 對話框，選擇相應網(wǎng)格文件即可。圖13  導入網(wǎng)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)建計算域單擊domain圖標，在彈出的Insert Domain中輸入計算域名稱，離心泵計算分為4個計算區(qū)域。在Basic Settings中選擇材料，參考壓力，是否轉(zhuǎn)動，在Fluid Models頁面中設置湍流模型和熱傳遞，詳見圖15。 圖15  創(chuàng)建計算

8、域界面 3.6  指定邊界條件單擊Boundary 圖標，選擇計算域，在Basic Settings中選擇邊界類型和位置，在Boundary Details中設置相應物理量值。離心泵模擬中邊界條件一般選擇壓力進口和流量出口或者流量進口壓力出口。圖16  指定邊界條件界面3.7        建立交界面單擊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1

9、7  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18。3.9    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。圖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。圖20  求解器輸入文件界面 3.11  定義運行  

10、 在Define Run對話中，可以添加初始值文件，單擊Start Run，開始計算。圖21   定義運行界面3.12  計算過程圖22   計算過程界面4  CFX-Post后處理當計算收斂后，進行后處理計算外特性和分析流動特性。4.1    計算泵的揚程和效率選擇CalculateFunction 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。圖23   函數(shù)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 圖24&#