60_CFX总结

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CFX总结

张永立 编写

2009年

目录

目 录

CFX的安装 ...................................................................................................................................... 1 CFX前处理 ...................................................................................................................................... 1

1. 旋转机械的几种级间模式 ....................................................................................... 1 2. 旋转机械Pitch Ratio的介绍 ................................................................................... 1 3. 旋转机械的时间步长设置 ....................................................................................... 1 4. 关于给压差计算流量的测试结果(CFX11.0与Fluent6.3.26比较) ................. 2 5. CFX火灾喷淋仿真方法 .......................................................................................... 2 6. CFX-Pre中的Domain Interface的设置说明(V12.1) ............................................. 4 7. 如何在一个case中实现不同的计算域使用不同的流体介质? .......................... 4

CFX求解器 ...................................................................................................................................... 4

1. 计算时出错:“Insufficient Catalogue Size”如何解决? ...................................... 4 2. CFX并行分区算法 .................................................................................................. 5 3. CFX如何命令实现用结果文件作为新的求解初始场? ...................................... 5 4. 关于CFX并行的几个问题? ................................................................................. 6 5. CFX并行模式: ...................................................................................................... 6 6. ke和SST两个模型计算阻力测试? ..................................................................... 6 7. CFX进行各向异性材料换热的实现方法?【总部回复】 .................................. 6 8. CFX提交求解出错? .............................................................................................. 9

CFX后处理 .................................................................................................................................... 10

1. 如何在CFX-Post中求温度或密度等Scalar的梯度? ....................................... 10 2. CFX如何求得换热系数的? ................................................................................ 10 3. 在CFD-Post中如何显示周向速度和径向速度分量? ....................................... 10 4. 如何创建任意形状的切面(平面或曲面) ......................................................... 10

CFX并行 ........................................................................................................................................ 10

1

正文

CFX的安装

CFX前处理

1. 旋转机械的几种级间模式

FrozenRotor:

坐标系改变,但转子与定子之间的相对位置不变,相当于准稳态计算。适合于流体速度远大于交界面位置的机械转动速度时(即转速较慢),此模型计算量最小。此联结方式下有两个参数可以设置:Rotational Offset和Transformation Type. 对于Rotational Offset,可以用于不提前改变网格相对位置,而实现不同转子/定子相对位置下的流场计算。对于Transformation Type,当pitch ratio不等于1或者当interface中的两个网格面不完全overlap时,可以选择”Automatic”,当interface的两网格面完全overlap时可以选择”None”。 Stage:

多叶片通道被同时求解时,在旋转区域和静止区域之间进行物理量周向平均。适合于流速和机械转动速度量级相当时(即转速较快),此模型计算量大于FrozenRotor,此模型型适合于多级旋转机械的计算。推荐应用FrozenRotor获得初解,然后应用Stage获得精确解。此联结方式下有一个参数可以设置:Pressure Profile Decay , 这是为了避免交界面求解的不稳定性,一般设为0.05。

Same Frame With Frozen Rotor 或Same Frame With Stage:

适用于坐标系没有改变,而存在pitch change(匹配度不等于1)时。如果此时不选择上述两选项,而选择“None”,则程序不会考虑“pitch change”和“shape change”的影响。 Transient Rotor-Stator:

真实考虑瞬态效应的模型,计算量最大。有参数Transformation Type可供设置(祥见FrozenRotor中的介绍)。

2. 旋转机械Pitch Ratio的介绍

有三种选择:Automatic/Value/Specified Pitch Angles. 其中Automatic自动处理;Value是给定Pitch ratio的值;Specified Pitch Angles是分别制定Side1和Side2的角度。

3. 旋转机械的时间步长设置

对于稳态计算(FrozenRotor/Stage),时间步长=1/ω,如:转速ω=523rad/s,则时间步长

1

正文

=1/523=0.002s. 对于瞬态计算(TransientRotor-Stator),时间步长≤旋转机械走过1个pitch所用时间的1/10,比如:转速ω=523rad/s,动静叶匹配关系为60/113,则通过一个pitch的时间=(2*PI/60)*(1/ω)=2.0e-4s,要在这一个pitch上计算至少十步,所以时间步长≤2.0e-5s.

4. 关于给压差计算流量的测试结果(CFX11.0与Fluent6.3.26比较)

(测试几何模型:直管,半径1cm,长度100cm) 工况 CFX1 边界设置 (参考压力=1atm) 不可压空气: 入口总压=0Pa,出口静压=-8000Pa 计算结果 入口总压=-1.0Pa, 入口静压=-4085Pa, 出口静压=-8001.7Pa, 质量流量=0.0308kg/s 入口总压=-1.7Pa, 入口静压=-3938Pa, 出口静压=-8001.9Pa, 质量流量=0.0294kg/s 入口总压=-171.6Pa, 入口静压= -4024.4Pa, 出口静压= -8001.8Pa, 质量流量=-0.0291kg/s 入口总压=0Pa, 入口静压=-3845Pa, 出口静压=-8000Pa, 质量流量=0.02925kg/s 入口总压=-170Pa, 入口静压=-3923Pa, 出口静压=-8000Pa, 质量流量=0.02889kg/s CFX2 (参考压力=1atm,298K) 理想空气: 入口总压=0Pa,出口静压=-8000Pa CFX3 (参考压力=1atm,298K) 理想空气: 入口总压=-170Pa,出口静压=-8000Pa Fluent2 (参考压力=1atm,298K) 理想空气: 入口总压=0Pa,出口静压=-8000Pa Fluent3 (参考压力=1atm,298K) 理想空气: 入口总压=-170Pa,出口静压=-8000Pa

5. CFX火灾喷淋仿真方法

火灾气体中含有:CO/CO2/O2/H2O/N2 喷淋液体就是水雾:H2O(Liquid)

2

正文

仿真过程:

1> 定义可变气体混合物(CO/CO2/O2/H2O/N2) 2> 定义液体水:H2O(L) 3> 一定要定义“Homogeneous Binary Mixture”混合物:材料1是H2O,材料2是H2O(L),

而且H2O和H2O(L)之间的转换必须设定为“Antonie Equation”的形式,这样在定义“Fluid Pairs”时应用“Liquid Evaporation Model”模型。 参考下面的图片:

3

正文

6. CFX-Pre中的Domain Interface的设置说明(V12.1)

一、Interface的类型:

六大类交界面类型:Fluid/Fluid、Fluid/Porous、Fluid/Solid、Porous/Porous、Porous/Solid、Solid/Solid.

二、Interface模型的选择:

Interface Model Option :Translational Periodicity

Interface Model Option :Rotational Periodicity

Interface Model Option :General Periodicity

三、Mesh连接方式:

7. 如何在一个case中实现不同的计算域使用不同的流体介质?

CFX求解器

1. 计算时出错:“Insufficient Catalogue Size”如何解决?

答:From the Solver Manager, edit your definition file (Tools/Edit Definition File) and add the Catalogue Size Multiplier parameter within the FLOW/SOLVER CONTROL section. Use a real value, like 1.2 or higher until the solver manages.

4

正文

(答案来源于:www.cfd-online.com)

2. CFX并行分区算法

CFX用基于节点的分区算法,因为这样可以保证基于节点的线性求解器的连续性。

有七种分区算法: 1> MeTiS算法: 此算法先对网格信息构建出一个拓扑几何,然后把网格粗化降低至几百个点,对粗化后的图形对分成两部分,把分割后的区域返回投影到原始模型上,达到分区的目的。此算法默认是基于域(Independent Partitioning)的基础上分区,分区过程如果不想考虑多域带来的影响,则选择“Coupled Partitioning”。此方法需要较多内存。 2> Recursive Coordinate Bisecton算法: 此分区算法是基于网格的全局坐标,每步对分成两部分时都实在区间最大的坐标方向上进行。这种算法所需要的附件内存较小,但可能带来每个分区内存在几个孤立域。 3> Optimized Recursive Coordinate Bisection算法: 此算法类似Recursive Coordinate Bisection算法,但允许在任一方向上分区。 4> User Defined Direction算法: 沿着用户指定的矢量方向上分区。 5> Radial算法: 此算法需要用户指定旋转轴,然后根据旋转轴在其径向方向上分区。 6> Circumferential算法: 此算法需要用户指定旋转轴,然后根据旋转轴在其周向上分区。 7> Junction Box算法: 通过CCL语言,来实现用户指定自己的分区算法。

3. CFX如何命令实现用结果文件作为新的求解初始场?

命令如下:cfx5solve -def test.def -initial test_001.res

5

正文

4. 关于CFX并行的几个问题?

机器满负荷运转为什么有时候会出现挂起不算的现象? 如果满负荷运转,有可能会出现中间某些数据传递被延迟或截断,导致计算挂起,或者发散。别的软件如dyna也出现过满负荷运转挂起的问题。建议每个节点不要用满8核。

串行计算1G内存最多算多少万六面体网格,多少万四面体网格? 六面网格大约70万节点;四面体网格大约35万节点,175万单元。

并行计算,1个CPU(2核)最多承担多少六面体网格,多少四面体网格,1个节点(八核16G内存)最多承担多少六面体网格,多少四面体网格? 这个和内存有关系,我们1000万hexa算例在1个cpu上也跑过;八核16G内存最多承担六面体1000万节点,承担四面体网格500万节点,2500万单元。

多少六面体网格,多少四面体网格量以内建议不分节点计算? tetra,每个核最少分配3万节点,hexa,每个核最少分配7.5万节点。

5. CFX并行模式:

1> series:单CPU。

2> PVM Local Parallel:PVM即Parallel Virtual Machine. 支持异构系统。

3> PVM Distributed Parallel:多机PVM。

4> MPICH Local Parallel for Windows:MPICH(message-passing libraries):支持同构系统。同构系统下,MPICH比PVM效率更高,而PVM比MPICH更可靠。 5> MPICH Distributed Parallel for Windows: 多机Windows系统MPICH。 6> RSH服务:Remote Shell Service。

6. ke和SST两个模型计算阻力测试?

管形(介质:水) 直管d=2cm/L=100cm 直管d=2cm/L=100cm 波纹管?

湍流模型 ke SST 流速 0.5m/s 0.5m/s 阻力 0.053N 0.053N 压差 174Pa 174Pa 7. CFX进行各向异性材料换热的实现方法?【总部回复】

Hi Zhenya-

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正文

The CFX solver supports orthotropic thermal conductivity. It is a hidden beta feature which means that you need to set it up by editing the CCL outside of CFX-Pre.

To do this, set up your simulation and write out a definition file with the thermal conductivity for the material of interest set to a constant value.

1. You will then extract the ccl content from the definition file to a text file using the folloiwng command which you can

execute from the CFX command prompt (CFX Launcher/Tools/Command Line). Suppose that your definition file is named test.def. You would type the following command :

cfx5cmds -read -def test.def -text test.ccl

You will then have a text file called test.ccl with the problem setup information.

2. You then edit the test.ccl file and replace, for the material of interest.

THERMAL CONDUCTIVITY:

Option = Value

Thermal Conductivity = 12.0 [W m^-1 K^-1]

END

with:

THERMAL CONDUCTIVITY:

Option = Orthotropic Cartesian Components

Thermal Conductivity X Component = 1 [W m^-1 K^-1]

Thermal Conductivity Y Component = 2 [W m^-1 K^-1]

Thermal Conductivity Z Component = 3 [W m^-1 K^-1]

7

正文

END

I used 1,2,3 for convenience.

This is for the Cartesian Components, if you prefer to use Cylindrical Components, use the following text to replace the old one:

THERMAL CONDUCTIVITY:

Option = Orthotropic Cylindrical Components

Thermal Conductivity Axial Component = 1 [W m^-1 K^-1]

Thermal Conductivity Theta Component = 2 [W m^-1 K^-1]

Thermal Conductivity r Component = 3 [W m^-1 K^-1]

AXIS DEFINITION:

Option = Coordinate Axis

Rotation Axis = Coord 0.1

END

END

Where Coord 0.1 is the global X axis, so global Y and Z axis will be Coord 0.2 and Coord 0.3, respectively.

3. You then write the modified test.ccl back to the definition file using the following command:

cfx5cmds -write -def test.def -txt test.ccl

4. You will see in your subsequent output file (when running the case)

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本文来源:https://www.bwwdw.com/article/h1w6.html

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