CFX培訓(xùn)教材05物理設(shè)置2解析課件

1、ANSYS CFX 培訓(xùn)教材第五節(jié)：物理設(shè)置（2）安世亞太科技（北京）有限公司交界面（Domain Interfaces）一般用于:連接非匹配網(wǎng)格(如hex 與 tet的連接)網(wǎng)格可以在相同/不同的domain里一個簡單的網(wǎng)格文件里可能包含非匹配網(wǎng)格區(qū)域，需要Interface進(jìn)行連接Domain間有不同的參考坐標(biāo)系即使網(wǎng)格匹配連接不同類型的domain(如. Fluid 與Solid) 創(chuàng)建一個domain的周期性邊界條件交界面插入 Domain Interfaces右鍵點擊Flow Analysis 創(chuàng)建domain的interface 或點擊相應(yīng)的工具欄按鈕Domain的Interfac

2、e創(chuàng)建好了以后，目錄樹上出現(xiàn)3個新的對象Interface對象處于Flow Analysis層面編輯該Interface，改變Interface類型在每個domain內(nèi)，都有Side 1或Side 2邊界條件自動得到創(chuàng)建通常不用編輯這些對象當(dāng)改變Interface對象，他們會自動更新Domain Interfaces 和邊界對象The Interface objectThe Side 1 and Side 2 boundary conditionsDomain Interfaces將兩個面連接在一起Side 1和Side 2首先選擇需要連接的domain然后設(shè)置Side 1和Side 2上的面

3、Domain (Filter)將限定選擇范圍，以便于選擇Interface模型和網(wǎng)格連接方法決定通過Interface的數(shù)據(jù)的傳輸方法What?Domain Interfaces PanelHow?交界面模型有:平移周期模擬幾何具有平移周期的情況允許指定通過Interface的或者為質(zhì)量流率或者為壓力改變量無需指定數(shù)量旋轉(zhuǎn)周期Rotational Periodicity模擬旋轉(zhuǎn)周期的幾何一般連接用于所有其他的連接A Frame Change/Mixing Model 和 a Pitch Change 適用于旋轉(zhuǎn)域情況. 以后將討論交界面模型1:1僅僅用于在Side 1 和Side 2 的網(wǎng)格節(jié)

4、點完全匹配對Fluid Solid 和 Solid Solid interfaces，不推薦使用GGI兩個side處的網(wǎng)格節(jié)點不完全匹配兩個side處的網(wǎng)格長度尺度盡量相同通過Interface的量守恒如果連接區(qū)域的尺寸與另一個不相同，連接區(qū)域?qū)⒆詣拥牟蹲街丿B面作為Interface(最好完全重疊)兩個Interface之間可能有小的間隙或者相互浸入的情況下也可能進(jìn)行GGI連接間隙應(yīng)該相對于小于網(wǎng)格長度尺度求解時, GGI連接方式比 1:1連接方式需要更多的內(nèi)存和CPU網(wǎng)格粘接方法網(wǎng)格粘接方法Automatic推薦的選項在一些cases中，僅僅GGI選項可以嘗試1:1的連接方式, 否則選用GG

5、IMesh Match Tolerance 設(shè)置：在 Edit Options Mesh 設(shè)定網(wǎng)格節(jié)點距離范圍. 在這個范圍內(nèi)可以采用1:1的連接方式默認(rèn)值為0.005 (0.5%)，表示局部網(wǎng)格長度尺度的百分比在某些情形下，即使網(wǎng)格節(jié)點滿足1:1的匹配，也必須采用GGI連接方式例如. Fluid Solid interfaces, 因為GGI 在這樣的模擬中更精確多孔介質(zhì)界面Domain interfaces在設(shè)計多孔介質(zhì)domain的情況下，始終采用GGI連接方式通過交界面的總壓未發(fā)生改變靜壓在交界面上有非連續(xù)性的改變通過交界面的總焓Total Enthalpy (總能量Total Ene

6、rgy)未發(fā)生變化Total PressureVelocityStatic PressureAutomatic Domain Interfaces當(dāng)比較簡單的網(wǎng)格由ANSYS Meshing創(chuàng)建的情況下，CFX-Pre會自動創(chuàng)建domain :連接多個domain和組件的非匹配網(wǎng)格右鍵點擊 Mesh View by Region Type可以觀察網(wǎng)格情況保持automatic interfaces檢查與創(chuàng)建!也可以關(guān)掉automatic interfaces檢查與創(chuàng)建：Case Options General in the Outline tree除了上述情況，需要手動創(chuàng)建Interface源

7、項源項是求解輸運方程的附件項提供求解變量的一個源(或者匯), 例如.添加到能力輸運方程的源，代表一個熱源源/匯添加到動量方程，代表添加/移除系統(tǒng)中的一個效果. 如，泵 /透平機(jī)械經(jīng)常將源項當(dāng)做“黑匣子”使用產(chǎn)生源項的過程不需要模擬例如. 用源項的方法，取代真實的fan效果SourceViscous workConvectionTransientConductionEnergy Transport Equation可以在3D, 2D 或 1D處添加源創(chuàng)建3D 的sub domain 可以指定一個值作為3D的體源2D的邊界源(Boundary sources)可以指定源的流量(每單位面積)點源(S

8、ource points)是作用于單個網(wǎng)格單元的源3D, 2D & 1D SourcesSolid heater with Energy source termDispersion of an Additional Variable from a Point Source3D Sources 子域點擊右鍵Domain Insert Subdomain，添加 Subdomain一個域可以包括多個子域多個子域不能擴(kuò)展為多個域域可以創(chuàng)建多個分離的子域在 Basic Settings 指定 Location可以是域中的任意3D網(wǎng)格區(qū)域, 包括整個域當(dāng)創(chuàng)建幾何和網(wǎng)格的時候，需要考慮源項區(qū)域通常需要創(chuàng)建一

9、個分離的3D固體幾何和網(wǎng)格3D Sources 子域在Sources按鈕上，可以設(shè)置每個方程的源項動量源項(Momentum Sources)有不同的面板源可以是常數(shù)或者表達(dá)式匯：設(shè)置為負(fù)值源選項:Source: 一個量/單位體積, 如 W/m3Total Source: subdomain上給定一個總量, 如. W當(dāng)源項為所求解變量的函數(shù)的時候，選項Source Coefficient 應(yīng)該勾選上 (可以提高求解收斂性)例如. 能量源項是溫度的函數(shù)3D Sources Momentum Sources動量源項可以用作:通常的動量源: 類似于其它方程源大小的設(shè)置Loss Model: 當(dāng)?；?/p>

10、孔介質(zhì), 孔篩等時候，可以定義動量的損失基于 Darcys 定律, 定義壓力降與速度的關(guān)系，通過滲透率(Permeability) 和損失系數(shù)(Loss Coefficient) 的關(guān)系，確定一個線性的或者二次方的阻力系數(shù)Kperm = 滲透率系數(shù) Kloss = 損失系數(shù)m /Kperm = 線性阻抗系數(shù) Kloss r / 2 = 二次方阻抗系數(shù)壓力降是通過對滲透率或線性阻抗系數(shù)的控制，進(jìn)而對流速進(jìn)行放大或縮小實現(xiàn)的在層流中尤其如此壓力降是通過對損失系數(shù)或二次方阻抗系數(shù)的控制，進(jìn)而對流速2 進(jìn)行放大或縮小實現(xiàn)的在湍流流動中尤其如此2D Sources Boundary Sources2D源

11、于邊界條件緊密相連每個邊界條件都有個Sources 按鈕除了選擇指定Flux (源每單位面積) 或者指定總源(Total Source) (邊界上總的量) 外，其它的與3D源的設(shè)置完全相同在邊界上不能設(shè)置動量(Momentum )源1D Sources Source Points1D源的創(chuàng)建：右鍵點擊domain Insert Source Point, 或采用工具欄按鈕除了只能使用總源(Total Source) 選項指定源外，其它的設(shè)置與3D源相同不能設(shè)置動量點源點源實際上是一個3D的網(wǎng)格網(wǎng)格越小點源效果越好附加變量是不參與反應(yīng)的標(biāo)量組分，在流場中參與輸運對流場結(jié)果沒有直接影響可以對附加變

12、量設(shè)置邊界條件和源項例子:作為染色劑或煙的跟蹤這是輸運型附加變量，隨流動而輸運，但不影響流動pH 值這是代數(shù)型附加變量，是其它流場變量的函數(shù)，不要求解輸運方程附加變量Additional Variables創(chuàng)建附加變量附加變量(AV)的創(chuàng)建：在Expressions, Functions and Variables 下點擊右鍵Additional Variables InsertAdditional Variables, 或采用工具欄按鈕變量類型： Specific: AV基于每單位質(zhì)量(per-unit-mass)求解Volumetric: AV基于每單位體積(per-unit-volume

13、)求解Unspecified: AV以一個代數(shù)表達(dá)式定義Units: 描述AV的單位Tensor Type: 標(biāo)量或矢量1創(chuàng)建附加變量創(chuàng)建好AV 后，需要將其添加到域中激活A(yù)V ：domain Fluid Models panel在邊界條件和初值中必須設(shè)置AV (代數(shù)表達(dá)式AV除外)23附加變量的選項在域中激活A(yù)V時，需要指定求解方程的類型 :輸運方程(Transport Equation)求解完全的輸運方程AV的輸運方程包括對流項(convection)和擴(kuò)散項(diffusion)設(shè)置動力擴(kuò)散系數(shù)(Kinematic Diffusivity )控制層流擴(kuò)散(laminar diffusio

14、n)始終計算湍流擴(kuò)散(Turbulent diffusion)瞬態(tài)項水平對流項擴(kuò)散想源項附加變量的選項擴(kuò)散項輸運方程(Diffusive Transport Equation)不考慮水平對流項 ?；瘮U(kuò)散過程泊松方程(Poisson Equation)不考慮水平對流和瞬態(tài)項在電磁學(xué)(electromagnetics)中多有應(yīng)用瞬態(tài)項擴(kuò)散項源項擴(kuò)散項源項代數(shù)方程(Algebraic Equation) /向量代數(shù)方程( Vector Algebraic Equation)以一個表達(dá)式(標(biāo)量)或三個表達(dá)式 (向量) 定義domain里的 AV值附加變量的技巧AV的一些局限:CEL函數(shù)中只能是變量(areaAve(), voulmeInt(),等)，而不能是表達(dá)式 .如areaAve(Velocity*Density)Inlet是無效的，因為Velocity*Density是一個表達(dá)式而不是變量可以創(chuàng)建一個代數(shù)AV=該表達(dá)式，然后將該AV嵌入CEL函數(shù)中創(chuàng)建一個AV顯示流體在流體域內(nèi)的停留時間經(jīng)常在后處理中應(yīng)用創(chuàng)建一個輸運AV “Age”， 單位為s進(jìn)口和初值應(yīng)該設(shè)置為零通過domain的AV源項值應(yīng)設(shè)為一般選項在目錄樹下方的 Case Options 里包含，Graphics Style 和 Labels and MarkersGeneral 里包含一系列有用的選項:Automati