CFX的流場(chǎng)精確數(shù)值模擬教程

1、基于CFX的離心泵內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬基于CFX的離心泵內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬隨著計(jì)算流體力學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，泵內(nèi)部的流動(dòng)特征成為熱點(diǎn)研究方向，目前應(yīng)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(xué)者參考。如有不對(duì)之處敬請(qǐng)指教。 一、CFX數(shù)值計(jì)算的完整流程、基于2.1ICEM CFD勺離心泵網(wǎng)格劃分 導(dǎo)入幾何模型2.2修整模型2.3創(chuàng)建實(shí)體2.4倉U建PRAT2.5設(shè)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(dǎo)出網(wǎng)格選擇求解器2.9導(dǎo)出網(wǎng)格三、CFX-Pre設(shè)置過程3.1基本步驟3.2新建文件3.3導(dǎo)入網(wǎng)格3.4定義模擬類型3.5創(chuàng)建計(jì)算域3.6指定邊界條

2、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(yùn)行3.12計(jì)算過程四、CFX- Post 后處理4.1計(jì)算泵的揚(yáng)程和效率4.2云圖4.3矢量圖4.4流線圖2.1導(dǎo)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(dǎo)入ICEM如圖3所示。巴刖他IF 為 E 電Iri4DrwiRtifHL.SzAnSiKi .Ck«r Pkdiad OwrDr.fXMblh :I (ZJtMritl . CidTiWiU : LT. ； Xv吝葉ruti4

3、j CmS :黑京 d*®#®自x*xx»»x HRtl SlodcnoI H汕F«W4l.WkllMwd甘ZJVHAl左 M.rih NaOVI in g VRMLPfct3dflh 3DMDDH OOhtUrow'd UtM$. b、2.2Pirf 呂血知皿爼JJOxPh'P5io13uEB* -yiiMn 丑如T I pIsjg 9,導(dǎo)入幾何模型界面修整模型單擊 Geometry Rep air GeometryBuild Topo logy ，設(shè)置Tolerenee，然后單擊Apply，如圖4所示。拓?fù)浞治龊笊傻那€顏

4、色指示鄰近表面的關(guān)系:gree n =自由邊， yellow=單邊，red =雙邊，blue =多邊，線條顏色顯示的開/關(guān) Model tree f GeometryT CurvesColor by cou nt，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(bǔ)的幾何。tChh OP'D I n.F* Ed*PI罔a於班;忌SG二shi-7 MeMi- 7 C*Of*AV 打N尸!#fit -Bsecta r . S| -廠聞Eitfl琢圧I FMERv4h I T qifiHh PpwIt 丁gpM 陰 飛 I a出削I

5、心g 弓“wE圖4 修整模型界面2-3創(chuàng)建實(shí)體單擊GeometryCreade Body,詳細(xì)過程如圖5所示。Fhl鼻 NiUuv BUErrxu uavhMjc*丘IfUlfTA-Of" u« 卓W fT屯 g Ig 邑 -=i L J.LiE QinD'i'4彷 Ll h: L Kb 巧yt 1旦fZrfg : f削圖5創(chuàng)建實(shí)體界面712.4倉y建PRATPart，在出現(xiàn)菜單中選擇 Create Part 。以此創(chuàng)創(chuàng)建PART是為了設(shè)置邊界時(shí)使用，在模型樹中，右鍵點(diǎn)擊建各個(gè)部件的part，如圖6所示。FIb EN View )卅oSd 曲 v/rdd 樂

6、加ax?痢電住 卅飛貴*X»»K*r)Cw GwmsliF Meih Btegftotwiiei n Cwjuartt LMdt ScM Orboni Oopti C«iX F»M«teJ-H GMffiftby=心I tZ0Pvt irClET&fl Pfl弓 htmX 映剛 He曲涮 RTlAI<alBfueAI 0* $*!旳 IRethck £ebed Delete P«ts 1!rcCirtatt;EE ABnbufer Pai("Me囲 Sekp ScKMf' QMorsCrEvi

7、lc P«t by S dccUofi-E nlitof 圖6 創(chuàng)建PART界面2.5設(shè)置全局參數(shù)在mesh選項(xiàng)卡中，單擊 Global Mesh Set up，并設(shè)置 Max eleme nt，如圖7所示。廠IIr Lng iWnOaGMIl hlMQSSSlM m 1 PItfe t* gp Ihtp W*XttdPi痕g Ex MM "wn CRi*« UM4 S<*Op6 0*j 3Q Fwncuing, b*九 AT"iSil魁颱懸IftotlKn R M fc4*» (V障GloMHvih SBhtJG kA rtZi設(shè)置全局

8、參數(shù)界面2.6劃分網(wǎng)格對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單擊 Com pute Mesh圖標(biāo)，選擇網(wǎng)格類型和算法，然后劃分網(wǎng)格。具體如圖8所示。門El tl LF豪I眩仇I ! jiwawefijjila B4tgv涼FIQ網(wǎng) ESi輕 Eef葉i,O|4¥mIfh如“%i：冋叩g昭A廉S劭金盤!?H1M pfww prt*t lor I curs-S呷牛 囲，=tvA< *HbvW iMri lor Tb 4-dt庵如Ebt* E Hbwri y些4« «Md 茴垃鼻R-nv daioAn! 2 Uflconerted iftcec . nJh* P' 6t

9、T wurrwcTz 電 i ir kni<dr Lua TTV'*np -fid ri«MHhJkljw甲M.thM泄*:L &94tefhimL4«iITCwi>*i|I Dahi iI Cki- 寸nj IMri *丿產(chǎn)1-A廠，丄- 聲-J宀 .Lrt'L _ EI 廠廠AHJTIFT，七PbIlK<f J F1?圖8網(wǎng)格劃分界面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(biāo)，檢查網(wǎng)格質(zhì)量并光順網(wǎng)格。? iM crib 17.0, I匸色畑Ki口 -j? fit I JO Ofc C&#

10、187;0wt'E# PkicmtwE CcMbanlE LiMih ScrfnaQifzns CkifJ 加UrUi.出)1 gch*!4r«tm仝 HIQrrtli ! Ehockf *1 F廠LLLtmtLnlKWvpv*;(ftSor-) 迄i/Efri &25-Jon iQoomA»i R D 孑SOD»|QI 2丹 »4HniP牡otei ao<i am 禪如IJj0"泮ii-=K:".J jHUF茨'-臆詩.in-in0 fli GiJ tn 01 閒a匚 jJT 0題 OF圖9 網(wǎng)格質(zhì)量檢

11、查和光順2.8導(dǎo)出網(wǎng)格選擇求解器網(wǎng)格質(zhì)量達(dá)到要求后，選擇 Out put f Solver Set up，設(shè)置如圖10所示。圖10 選擇求解器界面EJS除田fKKN叭3 2.9 導(dǎo)出網(wǎng)格選擇Out put，將網(wǎng)格文件保存成.CFX5格式，詳細(xì)設(shè)置如圖11所示。幢+；”和-.:.禰汙片1I'lfl 毛岸 g Iidj 'jennoi 治nriiw Mrt?C»O於灑瘵,0仕H 4ylhK>11| F應(yīng) Mh41 P'Hip!> f *-|-V)l-ii I L«*<h I:, 一山: - < 它 v'i詔 m.一一itf

12、tu 5(*«伽C5F咋ET呼WMl尊4產(chǎn)弓血心討秦0 血 FfT 士 _ rUWS&唧等關(guān)存忌+> * *- yyr' / 甘乎n Lf產(chǎn)1 心rr皿乩二皿匸喚 m護(hù)+ S超J 薩；-SV.-StPK Ml -弓諒Uh93'gij5 ei w 6、(j"i 也應(yīng) OS “ i幵呎 如bril "ip Td I Jd7-y.rtpuFifcnj>叭 bucZDcvCtl 址、肝司申 WleiBM0 Stfhfl >WMVliONKf3 Mrt"3*i*JMfl 5flw I ObtJEaK*圖11 導(dǎo)出網(wǎng)格界面3

13、 CFX-Pre設(shè)置過程3.1基本步驟新建文件f導(dǎo)入網(wǎng)格(Import Mesh) f 定義模擬類型(Simulation Type)f 創(chuàng)建計(jì)算域(Domain)f 指定邊界條件(Bou ndary Con dition指定交界面(Domain In terface給出初始條件(In itial Co nditio ns ) f 定義求解控制(Solver Control ) f 定義輸出數(shù)據(jù)(Out put File & Moni torPoints )f 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

14、Case對(duì)話框，選擇Ge neral，詳見圖12。I iTi ri -、 - jrr i -*PI¥IL.暫墟Jr.：>< m.mH Ki'«.： <l：ta :K'K；'*：K Kl：:K' K； K；'*：K Kl：:K' K；h K；' -： K <1：- : K'叭； K；'-： K <1：- :K'；rK；'；-：；K ；<：- :K：；rK；'；-：；K <1：- :K： :h K； -：；K <1：- :K： :h K

15、I -E；KI <l：-r：K -"I亞' I ' A-tU/fA-tU/-A-t"/-i'' >" f 1-.=-.'，- A-t"U-l* 4 c" 7H 4" f -A-it'-：' il'-g' tZ-L宀"A-it'-：' I Y i ”/ / ： J=4_t-V 宀"i 'W 診令 o導(dǎo)專超.掛a總#彫國人乜 岡憑錮那略匚工月:T韻 射X H:廣呻0” bteELvfl-v TmpWft圖12 新

16、建文件界面3.3導(dǎo)入網(wǎng)格選擇File T|mport mesh彈出 Import mesh 對(duì)話框，選擇相應(yīng)網(wǎng)格文件即可。皆 CFH-Pr#: IVnnucdChrl+Svm 1呻e苓金 >5 6-博衙站施' © 日牡®貳人E閑齊0劉Q Q七.風(fēng)“郵- 、.,V , .v- -v:; : : =:'.:''.'. -L.：- '：.<：.： 7：.-.- !OtHPft-，.丐承 j 計(jì)；t : j. m J: j:=. ； J ¥: f百倆;g.廣了；學(xué)乎 i ；曾;廚花.j j罷督訊宜 -'2

17、 弘'- tp 論- - *卄'； :' rJETH 4nd ViloUcv氏.趙 UtH FUMlMm 必jlb*應(yīng)# W40 900 fE卜；去 4 SwMrhAn Conirol 逼 Co<4vvyr<ri*4m 生 C«C OplMHlri0.450 LtmTh)*I': Ho d«nw&hdivwtwHin tfefTwd.Mwh.,圖13導(dǎo)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(biāo)，在 Option 中選擇 Steady state 或者 transient蠱 CPl-Pf=

18、OrrnnHEzdBDOM<4OptionPJcre«庇卻井 0 A片申H閘口鬲 陀M 1圖14定義模擬類型界面3.5創(chuàng)建計(jì)算域單擊domain圖標(biāo)，在彈出的Insert Domain中輸入計(jì)算域名稱，離心泵計(jì)算分為4個(gè)計(jì)算區(qū)域。在 Basic Settings中選擇材料,參考?jí)毫?，是否轉(zhuǎn)動(dòng)，在Fluid Models頁面中設(shè)置湍流模型和熱傳遞，詳見圖15。,、»： 嚴(yán)電!氏屈o eDC*%II21MU41ciw>rwM Tr«r« mhIciitmirtiJiiEnwiffv21nabJencfl ModriL - . m «n

19、H H -二J©Arf-rncfl 悴曲iDsrtffllruMsrt Wic田-se竝卻ConbusUniiHMd - Ifcrvtjrrn ua rwI酎LyN® s:"X Z Z . Z XCi ffi可；.？， I I二荷E： j 亠o匚*：'沁沁五口 ":? ： ： .龜m:敘盜帶第Carde，apfcnEB圖15創(chuàng)建計(jì)算域界面3.6指定邊界條件單擊Boundary圖標(biāo)，選擇計(jì)算域，在Basic Settings 中選擇邊界類型和位置，在Boundary Details 中設(shè)置相應(yīng)物理量值。離 心泵模擬中邊界條件一般選擇壓力進(jìn)口和流量出

20、口或者流量進(jìn)口壓力出口。m g hefi SrtisF；*.,；目笛H* ：於勺片，b :霧霑* JK生歸A評(píng)S匕冷唯檔i的E Q %沖” 2.応；_C s丹通唇*"SBasc SettM-)qs口tlB U :icAniv 鈕4<iw)M m -H Mn r i-t w A«4x> I-即.曲MS 十 耐 QifcWw'zI :Je*rtfr(ew:口*OptionRolartrvie PtesstirofZ c*e<tierLSources : Ftet Ct*ions ；VI,Ictjl PfessutfrfStjtste)lOCOW護(hù)町Mo

21、rmeJ t« towruJary CooditistnOption(Intend - 5%)Me亦l(xiāng)Qhu 書 Jtv - 5%) (rr)tent«y - 107 and Lcnch Scale Irt&nsty and Eddy VHcosty karxJEpsdon k ind EddvRattekAAdlHh 5ca*e 0?#*> Intensity R AotCKOflnpvtff I. intensity and Adto C<rit<Hrt6 twiQthi Zero 諭 Mert圖16 指定邊界條件界面3.7建立交界面單擊Dom

22、ain Interface圖標(biāo)，創(chuàng)建交界面，離心泵模擬中有三對(duì)交界面，進(jìn)口和葉輪，葉輪和蝸殼、蝸殼和出口延長(zhǎng)段，前兩17所示。對(duì)交界面類型一般選擇 Frozen Rotor。詳細(xì)信息如圖圖17 設(shè)置交界面3.8定義求解控制單擊 Sovle Control ，在 Basic Settings中對(duì)差分格式，收斂精度等進(jìn)行設(shè)置。詳見圖18。3.9定義輸出控制單擊 Output control，可以設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，詳見圖 19,離心泵一般設(shè)置進(jìn)出口壓力監(jiān)測(cè)。営 Out pul Wiir 1C *& U El *ti* rCwf *«u Al t-EI爭(zhēng)Mw 匚*時(shí)ClXpOl-GrI士

23、rf nutiHd ron”川 n bwv AA>thr*乂 1回 Hnhw訊尸dm肛送產(chǎn)*i誌,心 l|iai"0K -WnN-rv P 涉 *4# -iPn wr? £ =£>e<c«x抵£LEffhW" 口U CocnlFrinw.toCT-giTiw-Sribiev tntAd 乂吐 亡 4wr< hfimfe-H cww*yOynwM iiRfeBK t«y ZEY 4*4 Euiwk FMfcarUiVWOnditFA0V CMIviujBvMnittunOitfwjjkJPiLy f&#

24、39;-H.Xfn <*hr<tvfegfafij*y V=ifl"tfB HfWL 跖L RM Pidwi 忡>ntvr 3bMr*-：lk)fc-tJ Pr4>*'''rnt tT皿電*V弘t n 母旺 E«/TvRJ>t*<tXtr r-MMPcy XrbLhFc* 七帕包e*6i WkKdv<¥i XiriV-rwqv 屏*:<X 亍 ftj>-Vr-p-U- 典岳VI SUrr-pm v Pkclty 4-i Stn Ff-BFM w *T ¥詁bl* 1 vtnrt

25、> 如*rwY如 tasty n Wi Himt Zr*Hr oNniiFfbii KMrUOCrlt阿 Pro t 'TtehF K fln Ff b* f 亠 f= J*lIlII f 3 N3uned；T7r伽;0 locr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(duì)話框，定義文件名稱，單擊Save。啟動(dòng)CFX-Solve。蠱 VriPf $£31 Itkput Fxl-PLmKa；匕。0 o n 0 ST ng曲嘰空9 My C(丄 vtatvrstudy fik圖20求解器輸入文件界面3.11 定義運(yùn)行21定義運(yùn)行

26、界面在Define Run對(duì)話中，可以添加初始值文件，單擊Start Run，開始計(jì)算。3.12計(jì)算過程害ZiDlvc E lujicr-E <<Bn rUliTVBUCd 如 i.fSfcKw心百LaM0E MrOfZl0-1t*u is I bi ； “b 律 壽;滯直I打塾an 1" MmcI4*« 二NdmIfflnAiA htM V-ASf7ir“工 _ -Ga.KVUbAkX-* 葉犧*. cr T"*&« *l.rw-CC -lecal1,341L.UrHJ* -HIBLT«4*1 lUl 1Fwap gii

27、hj-HE.LMMn -圖224 CFX-Post后處理當(dāng)計(jì)算收斂后，進(jìn)行后處理計(jì)算外特性和分析流動(dòng)特性。4.1計(jì)算泵的揚(yáng)程和效率 lTB*4-43. «4r*ar=rS « 3.S“1斗fr.+ *±*rN« F <予£5 1. 7Et*O)±. g?1 >F .If .1.胃*事*廿丁A *9 L J.丄-址人U. 0 *-?. C4E«14 . D *L.鼻gS. L£. 口斗T*幻斗lub L&EEvrHA. | onjae匕cuNpA.H： nmrqxJ* r«-nih4 -

28、Tm h 魚旺 M id- rm- i« nn 畑工.S1«V*4At: igA：3T =<fr-14k14*«-+-H mS 斗 «14J4A tifch：4*C9«l-4An-J-»9- ua-11JBEjrs.nxjiun.-B*_D.CgriL*1I ir-m- i*pu4%B Mg 基* 1 wh *亀tMcmxzI 丘、古t : Vvv V4P J) +4c*|i«i*«TMhrrD r*r pr-vv fw* 1giEn.L-1 Ki_tfhVbi JUIn CkXvaif Ul ELb9.lU

29、a.計(jì)算過程界面選擇Calculate Function calculation，計(jì)算泵的進(jìn)出口全壓和葉輪的扭矩，帶入公示計(jì)算泵的揚(yáng)程和水力效率，如圖'* tro-J'aat: FmUB cneifft 耳 tit； t 1 Ej4ApLJp jj 電 or ho.kc滄aj-h 4| ret pierur 事 耳址 j x_lidi -CJifri Ww吟 C*Vw-話-H勺7 O_> -23所示。fSH電 J Ml C«t|tph-tfvHTVldd tvprWjrroCJci-msrM也lU於t/FuKtioR Calculorn 丐- y(rw 1 -F

30、unCtE tLout ionR1 hi* 'V:PV-itp 1 J LirbQrriflkiiriFy 1J護(hù) t -4“ ：M* il G,靜mu貢 in Prs FrAip*5i *lQCr«4亍心:Th XF疽羽">< Ij j尸'<A I._* 如 Pmu0 n jbiI.L- *-#F44 I Om 聲*"b<<b u-k uicUdCP15* rhmI A-JlirrrmvK hi M-iiiirf+Mw ni >3 lih- J 1 ,«Me i-JF !IFLJ HRvqwohrff

31、tftjcpwwnLjkaK jRix加TTwqut gri h J HmlcI ' IS.KUCIM AilTcrque on R I Hub口 StEwflCMv&erft afx 網(wǎng)Qti ookMoteJ Zmi優(yōu)r n_366?S?|Nm4 iCAlcuUtflMyc-.-LCP%占圖23函數(shù)計(jì)算界面4.2云圖單擊contour圖標(biāo)，繪制云圖，在 Geometry頁面中設(shè)置位置和變量。如圖24所示C|D-Poit t*" 2iD pciiiat rucT £ortpiup 1J lurt>OKsphlA&ry 乂“ha# fl rtt

32、f pre t e 1 ltl_ OLkl x Tee 3 -J Hi js；!巧 G4rHt4« Enprefscns CakniaAors.rMc->lq Rcuvi>A 量I Osff Locations gfhI Phi4&S B CortDK 1 富 Ofsuft Trflrrrfcrm 01 Ei曲 WWwn*' O Rupert檢 S子I毆電喩I潮Cl %VirwF 1 -'s ¥ 血 Uf 評(píng)/ > K 同曲 la M 畫 © mjTj *11 sy 也 o昌回些Tirtff P*qM«*l Hc

33、pRXtPt*y5K5 Pr*Kr*at Cfintwjr 1trnb3 473"總誡生HIM*還?Z4AJK*z加心 1 7&*<»5： Jl4r<Klt1 DTl*<rX)C -，小 輸-«1+ConanRtRi wcudBanff?IlcuI-Q* 口逅"Vkwcr I IMb rtet0100oo&uC«Trf»ril Irt-hiO n BpRjrt ftc¥rtr圖24云圖界面4.3矢量圖單擊vector圖標(biāo)，繪制矢量圖。如圖 25所示。琶匚 FD卩 03奄；F zJP coELft ruc41丁 1 UEbnaizhinv rr act hcd Q r*?f p