CFX的流场精确数值模拟教程

1、基于CFX的离心泵内部流场数值模拟基于CFX的离心泵内部流场数值模拟随着计算流体力学和计算机技术的快速发展，泵内部的流动特征成为热点研究方向，目前应用CFX软件的科研人员还较少，所以将CFX使用的基本过程加以整理供初学者参考。如有不对之处敬请指教。 一、CFX数值计算的完整流程、基于2.1ICEM CFD勺离心泵网格划分 导入几何模型2.2修整模型2.3创建实体2.4仓U建PRAT2.5设置全局参数2.6划分网格2.7检查网格质量并光顺网格2.8导出网格选择求解器2.9导出网格三、CFX-Pre设置过程3.1基本步骤3.2新建文件3.3导入网格3.4定义模拟类型3.5创建计算域3.6指定边界条

2、件3.7建立交界面3.8定义求解控制3.9定义输出控制3.10写求解器输入文件3.11定义运行3.12计算过程四、CFX- Post 后处理4.1计算泵的扬程和效率4.2云图4.3矢量图4.4流线图2.1导入几何模型在ICEM CFD软件界面内，单击FileImort GeometrySTEP/IGES （一般将离心泵装配文件保存成STEP格式），将离心泵造型导入ICEM如图3所示。巴刖他IF 为 E 电Iri4DrwiRtifHL.SzAnSiKi .Ck«r Pkdiad OwrDr.fXMblh :I (ZJtMritl . CidTiWiU : LT. ； Xv吝叶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 吕血知皿爼JJOxPh'P5io13uEB* -yiiMn 丑如T I pIsjg 9,导入几何模型界面修整模型单击 Geometry Rep air GeometryBuild Topo logy ，设置Tolerenee，然后单击Apply，如图4所示。拓扑分析后生成的曲线颜

4、色指示邻近表面的关系:gree n =自由边， yellow=单边，red =双边，blue =多边，线条颜色显示的开/关 Model tree f GeometryT CurvesColor by cou nt，Red curves 表示面之间的间隙在容差之内，这是需要的物理模型,Yellow edges通常是一些需要修补的几何。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| -厂聞Eitfl琢圧I FMERv4h I T qifiHh PpwIt 丁gpM 阴 飞 I a出削I

5、心g 弓“wE图4 修整模型界面2-3创建实体单击GeometryCreade Body,详细过程如图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削图5创建实体界面712.4仓y建PRATPart，在出现菜单中选择 Create Part 。以此创创建PART是为了设置边界时使用，在模型树中，右键点击建各个部件的part，如图6所示。FIb EN View )卅oSd 曲 v/rdd 乐

6、加ax?痢电住 卅飞貴*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 图6 创建PART界面2.5设置全局参数在mesh选项卡中，单击 Global Mesh Set up，并设置 Max eleme nt，如图7所示。厂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设置全局

8、参数界面2.6划分网格对各个部件进行网格划分，单击 Com pute Mesh图标，选择网格类型和算法，然后划分网格。具体如图8所示。门El tl LF豪I眩仇I ! jiwawefijjila B4tgv凉FIQ网 ESi輕 Eef叶i,O|4¥mIfh如“%i：冋叩g昭A廉S劭金盘!?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 电 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 *丿产1-A厂，丄- 声-J宀 .Lrt'L _ EI 厂厂AHJTIFT，七PbIlK<f J F1?图8网格划分界面2.7检查网格质量并光顺网格在MeshEdit Mesh界面中，依次单击图9所示图标，检查网格质量并光顺网格。? 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厂LLLtmtLnlKWvpv*;(ftSor-) 迄i/Efri &25-Jon iQoomA»i R D 孑SOD»|QI 2丹 »4HniP牡otei ao<i am 禅如IJj0"泮ii-=K:".J jHUF茨'-臆诗.in-in0 fli GiJ tn 01 閒a匚 jJT 0題 OF图9 网格质量检

11、查和光顺2.8导出网格选择求解器网格质量达到要求后，选择 Out put f Solver Set up，设置如图10所示。图10 选择求解器界面EJS除田fKKN叭3 2.9 导出网格选择Out put，将网格文件保存成.CFX5格式，详细设置如图11所示。幢+；”和-.:.祢汙片1I'lfl 毛岸 g Iidj 'jennoi 治nriiw Mrt?C»O於灑瘵,0仕H 4ylhK>11| F应 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产弓血心討秦0 血 FfT 士 _ rUWS&唧等關存忌+> * *- yyr' / 甘乎n Lf产1 心rr皿乩二皿匸唤 m护+ S超J 萨；-SV.-StPK Ml -弓諒Uh93'gij5 ei w 6、(j"i 也应 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*图11 导出网格界面3

13、 CFX-Pre设置过程3.1基本步骤新建文件f导入网格(Import Mesh) f 定义模拟类型(Simulation Type)f 创建计算域(Domain)f 指定边界条件(Bou ndary Con dition指定交界面(Domain In terface给出初始条件(In itial Co nditio ns ) f 定义求解控制(Solver Control ) f 定义输出数据(Out put File & Moni torPoints )f 写入定义文件(.def File )并求解。3.2新建文件打开CFX- Pre界面，在工具栏中单击“新建文件”，弹出 New

14、Case对话框，选择Ge neral，详见图12。I iTi ri -、 - jrr i -*PI¥IL.暂墟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导專超.掛a总#彫国人乜 冈凭錮那略匚工月:T韵 射X H:广呻0” bteELvfl-v TmpWft图12 新

16、建文件界面3.3导入网格选择File T|mport mesh弹出 Import mesh 对话框，选择相应网格文件即可。皆 CFH-Pr#: IVnnucdChrl+Svm 1呻e苓金 >5 6-博衙站施' © 日牡®貳人E闲齐0刘Q Q七.風“郵- 、.,V , .v- -v:; : : =:'.:''.'. -L.：- '：.<：.： 7：.-.- !OtHPft-，.丐承 j 計；t : j. m J: j:=. ； J ¥: f百倆;g.广了；学乎 i ；曾;厨花.j j罷督讯宜 -'2

17、 弘'- tp 论- - *卄'； :' rJETH 4nd ViloUcv氏.赵 UtH FUMlMm 必jlb*应# 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.,图13导入网格界面3.4定义模拟类型如图14所示，单击 Analysis Type图标，在 Option 中选择 Steady state 或者 transient蛊 CPl-Pf=

18、OrrnnHEzdBDOM<4OptionPJcre«庇却井 0 A片申H闸口鬲 陀M 1图14定义模拟类型界面3.5创建计算域单击domain图标，在弹出的Insert Domain中输入计算域名称，离心泵计算分为4个计算区域。在 Basic Settings中选择材料,参考压力，是否转动，在Fluid Models页面中设置湍流模型和热传递，详见图15。,、»： 严电!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竝却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 ":? ： ： .龟m:叙盜帶第Carde，apfcnEB图15创建计算域界面3.6指定边界条件单击Boundary图标，选择计算域，在Basic Settings 中选择边界类型和位置，在Boundary Details 中设置相应物理量值。离 心泵模拟中边界条件一般选择压力进口和流量出

20、口或者流量进口压力出口。m g hefi SrtisF；*.,；目笛H* ：於勺片，b :雾霑* JK生归A評S匕冷唯档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护町Mo

21、rmeJ t« towruJary CooditistnOption(Intend - 5%)Me亦lQhu 书 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 谕 Mert图16 指定边界条件界面3.7建立交界面单击Dom

22、ain Interface图标，创建交界面，离心泵模拟中有三对交界面，进口和叶轮，叶轮和蜗壳、蜗壳和出口延长段，前两17所示。对交界面类型一般选择 Frozen Rotor。详细信息如图图17 设置交界面3.8定义求解控制单击 Sovle Control ，在 Basic Settings中对差分格式，收敛精度等进行设置。详见图18。3.9定义输出控制单击 Output control，可以设置监控点，详见图 19,离心泵一般设置进出口压力监测。営 Out pul Wiir 1C *& U El *ti* rCwf *«u Al t-EI爭Mw 匚*时ClXpOl-GrI士

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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图19输出控制界面3.10写求解器输入文件单击Define run按钮，弹出如图20所示对话框，定义文件名称，单击Save。启动CFX-Solve。蛊 VriPf $£31 Itkput Fxl-PLmKa；匕。0 o n 0 ST ng曲叽空9 My C(丄 vtatvrstudy fik图20求解器输入文件界面3.11 定义运行21定义运行

26、界面在Define Run对话中，可以添加初始值文件，单击Start Run，开始计算。3.12计算过程害ZiDlvc E lujicr-E <<Bn rUliTVBUCd 如 i.fSfcKw心百LaM0E MrOfZl0-1t*u is I bi ； “b 律 壽;滞直I打塾an 1" MmcI4*« 二NdmIfflnAiA htM V-ASf7ir“工 _ -Ga.KVUbAkX-* 叶牺*. cr T"*&« *l.rw-CC -lecal1,341L.UrHJ* -HIBLT«4*1 lUl 1Fwap gii

27、hj-HE.LMMn -图224 CFX-Post后处理当计算收敛后，进行后处理计算外特性和分析流动特性。4.1计算泵的扬程和效率 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 鱼旺 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.计算过程界面选择Calculate Function calculation，计算泵的进出口全压和叶轮的扭矩，带入公示计算泵的扬程和水力效率，如图'* tro-J'aat: FmUB cneifft 耳 tit； t 1 Ej4ApLJp jj 电 or ho.kc沧aj-h 4| ret pierur 事 耳址 j x_lidi -CJifri Ww吟 C*Vw-话-H勺7 O_> -23所示。fSH电 J Ml C«t|tph-tfvHTVldd tvprWjrroCJci-msrM也lU於t/FuKtioR Calculorn 丐- y(rw 1 -F

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31、tftjcpwwnLjkaK jRix加TTwqut gri h J HmlcI ' IS.KUCIM AilTcrque on R I Hub口 StEwflCMv&erft afx 网Qti ookMoteJ Zmi优r n_366?S?|Nm4 iCAlcuUtflMyc-.-LCP%占图23函数计算界面4.2云图单击contour图标，绘制云图，在 Geometry页面中设置位置和变量。如图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检 S子I殴电喩I潮Cl %VirwF 1 -'s ¥ 血 Uf 評/ > K 同曲 la M 画 © mjTj *11 sy 也 o昌回些Tirtff P*qM«*l Hc

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