CFD软件：CFX二次开发-CFX前后处理工具的二次开发

CFX前后处理工具的二次开发在使用CFX进行计算流体动力学（CFD）仿真时，前后处理工具的二次开发可以显著提高工作效率和仿真结果的准确性。前处理主要涉及几何建模、网格生成、边界条件设置等，而后处理则涉及结果的可视化、数据的后处理和分析等。本节将详细介绍如何进行CFX前后处理工具的二次开发，包括使用Python脚本和Fortran代码进行定制化开发的方法。前处理工具的二次开发几何建模的二次开发使用Python脚本进行几何建模CFX前处理工具如ICEMCFD或ANSYSWorkbench提供了丰富的API接口，可以使用Python脚本进行几何建模的自动化。以下是一个简单的例子，展示如何使用Python脚本在ICEMCFD中创建一个矩形几何模型。#导入必要的模块

importicemcfdasicem

#初始化ICEMCFD会话

icem.init_session()

#创建一个矩形

icem.geometry.create_rectangle(x_center=0.0,y_center=0.0,z_center=0.0,width=1.0,height=1.0)

#保存几何模型

icem.geometry.save("rectangle_geom.ics")

#关闭会话

icem.close_session()在这个例子中，我们使用了ICEMCFD的PythonAPI来创建一个中心位于原点、宽度和高度均为1.0的矩形。icem.geometry.create_rectangle函数用于创建矩形，icem.geometry.save函数用于保存几何模型。使用Fortran代码进行几何建模如果需要更复杂的几何建模，可以使用Fortran代码。以下是一个简单的Fortran代码示例，展示如何在ICEMCFD中创建一个圆柱体。!定义模块

MODULEicem_cfd

INTERFACE

SUBROUTINEicem_create_cylinder(x_center,y_center,z_center,radius,height)

REAL,INTENT(IN)::x_center,y_center,z_center,radius,height

ENDSUBROUTINEicem_create_cylinder

ENDINTERFACE

ENDMODULEicem_cfd

!主程序

PROGRAMmain

USEicem_cfd

IMPLICITNONE

REAL::x_center,y_center,z_center,radius,height

!设置圆柱体的参数

x_center=0.0

y_center=0.0

z_center=0.0

radius=0.5

height=2.0

!创建圆柱体

CALLicem_create_cylinder(x_center,y_center,z_center,radius,height)

!保存几何模型

CALLicem_save_geometry("cylinder_geom.ics")

!关闭会话

CALLicem_close_session()

ENDPROGRAMmain在这个例子中，我们定义了一个Fortran模块icem_cfd，其中包含一个子程序icem_create_cylinder用于创建圆柱体。主程序main中设置了圆柱体的参数，并调用了子程序来创建几何模型。icem_save_geometry和icem_close_session函数用于保存几何模型和关闭会话。网格生成的二次开发使用Python脚本进行网格生成网格生成是CFD仿真中的关键步骤，使用Python脚本可以自动化生成网格，提高效率。以下是一个例子，展示如何在ICEMCFD中生成一个矩形网格。#导入必要的模块

importicemcfdasicem

#初始化ICEMCFD会话

icem.init_session()

#读取几何模型

icem.geometry.load("rectangle_geom.ics")

#设置网格参数

icem.mesh.set_parameters(nx=100,ny=100,nz=1)

#生成网格

icem.mesh.generate()

#保存网格

icem.mesh.save("rectangle_mesh.msh")

#关闭会话

icem.close_session()在这个例子中，我们首先加载了之前创建的矩形几何模型，然后设置了网格参数，生成了网格，并保存了网格文件。使用Fortran代码进行网格生成Fortran代码也可以用于网格生成。以下是一个简单的Fortran代码示例，展示如何在ICEMCFD中生成一个圆柱体网格。!定义模块

MODULEicem_cfd

INTERFACE

SUBROUTINEicem_load_geometry(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEicem_load_geometry

SUBROUTINEicem_set_mesh_parameters(nx,ny,nz)

INTEGER,INTENT(IN)::nx,ny,nz

ENDSUBROUTINEicem_set_mesh_parameters

SUBROUTINEicem_generate_mesh()

ENDSUBROUTINEicem_generate_mesh

SUBROUTINEicem_save_mesh(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEicem_save_mesh

ENDINTERFACE

ENDMODULEicem_cfd

!主程序

PROGRAMmain

USEicem_cfd

IMPLICITNONE

CHARACTER(LEN=20)::geom_file,mesh_file

INTEGER::nx,ny,nz

!设置文件名

geom_file="cylinder_geom.ics"

mesh_file="cylinder_mesh.msh"

!读取几何模型

CALLicem_load_geometry(geom_file)

!设置网格参数

nx=100

ny=100

nz=1

CALLicem_set_mesh_parameters(nx,ny,nz)

!生成网格

CALLicem_generate_mesh()

!保存网格

CALLicem_save_mesh(mesh_file)

!关闭会话

CALLicem_close_session()

ENDPROGRAMmain在这个例子中，我们定义了几个子程序用于加载几何模型、设置网格参数、生成网格和保存网格。主程序中设置了文件名和网格参数，并调用了相应的子程序来完成网格生成。边界条件设置的二次开发使用Python脚本设置边界条件边界条件的设置对CFD仿真的准确性至关重要。以下是一个例子，展示如何在CFX中使用Python脚本设置边界条件。#导入必要的模块

importcfxascfx

#初始化CFX会话

cfx.init_session()

#读取网格文件

cfx.mesh.load("rectangle_mesh.msh")

#设置边界条件

cfx.boundary_conditions.set_inlet("Inlet",velocity=[1.0,0.0,0.0],temperature=300.0)

cfx.boundary_conditions.set_outlet("Outlet",pressure=0.0)

cfx.boundary_conditions.set_wall("Wall",temperature=350.0)

#保存设置

cfx.boundary_conditions.save("boundary_conditions.cfx")

#关闭会话

cfx.close_session()在这个例子中，我们首先加载了之前生成的矩形网格文件，然后设置了入口、出口和壁面的边界条件，并保存了设置文件。使用Fortran代码设置边界条件Fortran代码也可以用于设置边界条件。以下是一个简单的Fortran代码示例，展示如何在CFX中设置边界条件。!定义模块

MODULEcfx

INTERFACE

SUBROUTINEcfx_init_session()

ENDSUBROUTINEcfx_init_session

SUBROUTINEcfx_load_mesh(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEcfx_load_mesh

SUBROUTINEcfx_set_inlet(name,velocity,temperature)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::name

REAL,DIMENSION(3),INTENT(IN)::velocity

REAL,INTENT(IN)::temperature

ENDSUBROUTINEcfx_set_inlet

SUBROUTINEcfx_set_outlet(name,pressure)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::name

REAL,INTENT(IN)::pressure

ENDSUBROUTINEcfx_set_outlet

SUBROUTINEcfx_set_wall(name,temperature)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::name

REAL,INTENT(IN)::temperature

ENDSUBROUTINEcfx_set_wall

SUBROUTINEcfx_save_boundary_conditions(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEcfx_save_boundary_conditions

SUBROUTINEcfx_close_session()

ENDSUBROUTINEcfx_close_session

ENDINTERFACE

ENDMODULEcfx

!主程序

PROGRAMmain

USEcfx

IMPLICITNONE

CHARACTER(LEN=20)::mesh_file,bc_file

REAL,DIMENSION(3)::velocity

REAL::inlet_temp,outlet_pressure,wall_temp

!设置文件名

mesh_file="cylinder_mesh.msh"

bc_file="boundary_conditions.cfx"

!初始化CFX会话

CALLcfx_init_session()

!读取网格文件

CALLcfx_load_mesh(mesh_file)

!设置边界条件

velocity=[1.0,0.0,0.0]

inlet_temp=300.0

outlet_pressure=0.0

wall_temp=350.0

CALLcfx_set_inlet("Inlet",velocity,inlet_temp)

CALLcfx_set_outlet("Outlet",outlet_pressure)

CALLcfx_set_wall("Wall",wall_temp)

!保存设置

CALLcfx_save_boundary_conditions(bc_file)

!关闭会话

CALLcfx_close_session()

ENDPROGRAMmain在这个例子中，我们定义了几个子程序用于初始化会话、加载网格文件、设置边界条件和保存设置。主程序中设置了文件名和边界条件参数，并调用了相应的子程序来完成边界条件的设置。后处理工具的二次开发结果可视化的二次开发使用Python脚本进行结果可视化结果可视化是CFD仿真后的重要步骤，使用Python脚本可以自动化这一过程。以下是一个例子，展示如何在CFXPost中使用Python脚本进行结果可视化。#导入必要的模块

importcfx_postascfxp

#初始化CFXPost会话

cfxp.init_session()

#读取结果文件

cfxp.results.load("cylinder_results.res")

#创建切片

cfxp.visualization.create_slice(x=0.0,y=0.0,z=0.5,normal=[0.0,0.0,1.0])

#创建速度矢量图

cfxp.visualization.create_velocity_vectors(slice_name="Slice1")

#保存图片

cfxp.visualization.save_image("velocity_vectors.png")

#关闭会话

cfxp.close_session()在这个例子中，我们首先加载了仿真结果文件，然后创建了一个切片，并在该切片上创建了速度矢量图，最后保存了图片文件。通过这种方式，可以方便地生成多种类型的可视化结果，如压力分布图、温度分布图等。使用Fortran代码进行结果可视化Fortran代码也可以用于结果可视化。以下是一个简单的Fortran代码示例，展示如何在CFXPost中创建切片和速度矢量图。!定义模块

MODULEcfx_post

INTERFACE

SUBROUTINEcfxp_init_session()

ENDSUBROUTINEcfxp_init_session

SUBROUTINEcfxp_load_results(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEcfxp_load_results

SUBROUTINEcfxp_create_slice(x,y,z,normal)

REAL,INTENT(IN)::x,y,z

REAL,DIMENSION(3),INTENT(IN)::normal

ENDSUBROUTINEcfxp_create_slice

SUBROUTINEcfxp_create_velocity_vectors(slice_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::slice_name

ENDSUBROUTINEcfxp_create_velocity_vectors

SUBROUTINEcfxp_save_image(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEcfxp_save_image

SUBROUTINEcfxp_close_session()

ENDSUBROUTINEcfxp_close_session

ENDINTERFACE

ENDMODULEcfx_post

!主程序

PROGRAMmain

USEcfx_post

IMPLICITNONE

CHARACTER(LEN=20)::results_file,image_file

REAL::x,y,z

REAL,DIMENSION(3)::normal

!设置文件名

results_file="cylinder_results.res"

image_file="velocity_vectors.png"

!初始化CFXPost会话

CALLcfxp_init_session()

!读取结果文件

CALLcfxp_load_results(results_file)

!创建切片

x=0.0

y=0.0

z=0.5

normal=[0.0,0.0,1.0]

CALLcfxp_create_slice(x,y,z,normal)

!创建速度矢量图

CALLcfxp_create_velocity_vectors("Slice1")

!保存图片

CALLcfxp_save_image(image_file)

!关闭会话

CALLcfxp_close_session()

ENDPROGRAMmain在这个例子中，我们定义了几个子程序用于初始化会话、加载结果文件、创建切片、创建速度矢量图和保存图片。主程序中设置了文件名和切片参数，并调用了相应的子程序来完成结果可视化。通过这种方式，可以灵活地生成多种可视化结果，提高分析效率。数据后处理的二次开发使用Python脚本进行数据后处理数据后处理可以提取仿真结果中的关键数据，进行进一步分析。以下是一个例子，展示如何在CFXPost中使用Python脚本进行数据后处理。#导入必要的模块

importcfx_postascfxp

#初始化CFXPost会话

cfxp.init_session()

#读取结果文件

cfxp.results.load("cylinder_results.res")

#提取速度场数据

velocity_data=cfxp.data.extract_velocity_field()

#提取温度场数据

temperature_data=cfxp.data.extract_temperature_field()

#保存数据

cfxp.data.save("velocity_data.csv",velocity_data)

cfxp.data.save("temperature_data.csv",temperature_data)

#关闭会话

cfxp.close_session()在这个例子中，我们首先加载了仿真结果文件，然后提取了速度场和温度场的数据，并保存为CSV文件。通过这种方式，可以方便地将仿真结果数据导出，进行进一步的分析和处理。使用Fortran代码进行数据后处理Fortran代码也可以用于数据后处理。以下是一个简单的Fortran代码示例，展示如何在CFXPost中提取速度场和温度场的数据。!定义模块

MODULEcfx_post

INTERFACE

SUBROUTINEcfxp_init_session()

ENDSUBROUTINEcfxp_init_session

SUBROUTINEcfxp_load_results(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEcfxp_load_results

FUNCTIONcfxp_extract_velocity_field()

REAL,DIMENSION(:,:),POINTER::cfxp_extract_velocity_field

ENDFUNCTIONcfxp_extract_velocity_field

FUNCTIONcfxp_extract_temperature_field()

REAL,DIMENSION(:),POINTER::cfxp_extract_temperature_field

ENDFUNCTIONcfxp_extract_temperature_field

SUBROUTINEcfxp_save(file_name,data)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

REAL,DIMENSION(:),INTENT(IN)::data

ENDSUBROUTINEcfxp_save

SUBROUTINEcfxp_close_session()

ENDSUBROUTINEcfxp_close_session

ENDINTERFACE

ENDMODULEcfx_post

!主程序

PROGRAMmain

USEcfx_post

IMPLICITNONE

CHARACTER(LEN=20)::results_file,velocity_file,temperature_file

REAL,DIMENSION(:,:),POINTER::velocity_data

REAL,DIMENSION(:),POINTER::temperature_data

!设置文件名

results_file="cylinder_results.res"

velocity_file="velocity_data.csv"

temperature_file="temperature_data.csv"

!初始化CFXPost会话

CALLcfxp_init_session()

!读取结果文件

CALLcfxp_load_results(results_file)

!提取速度场数据

velocity_data=>cfxp_extract_velocity_field()

!提取温度场数据

temperature_data=>cfxp_extract_temperature_field()

!保存数据

CALLcfxp_save(velocity_file,velocity_data)

CALLcfxp_save(temperature_file,temperature_data)

!关闭会话

CALLcfxp_close_session()

ENDPROGRAMmain在这个例子中，我们定义了几个函数和子程序用于初始化会话、加载结果文件、提取速度场和温度场的数据、保存数据和关闭会话。主程序中设置了文件名，并调用了相应的函数和子程序来完成数据后处理。通过这种方式，可以提取和处理大量仿真数据，进行深入分析。定制化报告的生成使用Python脚本生成定制化报告生成定制化报告可以方便地展示和分析仿真结果。以下是一个例子，展示如何在CFXPost中使用Python脚本生成定制化报告。#导入必要的模块

importcfx_postascfxp

#初始化CFXPost会话

cfxp.init_session()

#读取结果文件

cfxp.results.load("cylinder_results.res")

#提取关键数据

velocity_data=cfxp.data.extract_velocity_field()

temperature_data=cfxp.data.extract_temperature_field()

#生成报告

report=cfxp.report.generate_report(velocity_data,temperature_data)

#保存报告

cfxp.report.save("custom_report.pdf",report)

#关闭会话

cfxp.close_session()在这个例子中，我们首先加载了仿真结果文件，然后提取了速度场和温度场的数据，生成了定制化报告，并保存为PDF文件。通过这种方式，可以生成包含多种分析结果和图表的报告，方便团队成员和客户查看和理解。使用Fortran代码生成定制化报告Fortran代码也可以用于生成定制化报告。以下是一个简单的Fortran代码示例，展示如何在CFXPost中生成定制化报告。!定义模块

MODULEcfx_post

INTERFACE

SUBROUTINEcfxp_init_session()

ENDSUBROUTINEcfxp_init_session

SUBROUTINEcfxp_load_results(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEcfxp_load_results

FUNCTIONcfxp_extract_velocity_field()

REAL,DIMENSION(:,:),POINTER::cfxp_extract_velocity_field

ENDFUNCTIONcfxp_extract_velocity_field

FUNCTIONcfxp_extract_temperature_field()

REAL,DIMENSION(:),POINTER::cfxp_extract_temperature_field

ENDFUNCTIONcfxp_extract_temperature_field

FUNCTIONcfxp_generate_report(velocity_data,temperature_data)

CHARACTER(LEN=*),POINTER::cfxp_generate_report

REAL,DIMENSION(:,:),INTENT(IN)::velocity_data

REAL,DIMENSION(:),INTENT(IN)::temperature_data

ENDFUNCTIONcfxp_generate_report

SUBROUTINEcfxp_save_report(file_name,report)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name,report