在CFX12中侵入式实体实例齿轮泵模型文件Word下载.docx
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DomainInterface
FluidFluid
CFD-Post
Charts
MassFlowRate
PressureDifference
Animation
VelocityVector
Movie
2、求解问题的总体简述
在本例中，你将模拟如下图的一个齿轮泵。
利用CFX中的侵入式实体功能对于流过流体的齿轮泵进行模拟计算。
在入口处有相对总体压力10Psi，在出口处静态压力为参考压力。
在齿轮泵内部，齿轮转速7rps，齿轮泵外部转速6rps，流体所在的区域直径约7.3cm。
对于泵内部旋转的齿轮，利用侵入式实体进行模型设定，对于泵内的流体利用旋转流体域进行模型设定，而对于入口和出口的流体通道设定为静态域。
对于本齿轮泵外部的静态泵壳采用“考虑旋转”的墙体边界条件，在与入口和出口流体通道非重叠的部分，位于正Z轴方向；
对于泵外壳上的齿轮上表面，设定为旋转墙，在与入口和出口流体腔体的非重叠的部分，位于负Z轴方向。
对于周期性的旋转流体，需要满足如下条件：
（1）旋转流体域的网格需要有周期性的旋转，以至于看起来每个齿流过流体之后是一样的；
（2）侵入式实体的外部边界网格应该是周期性旋转的，以至于看起来每个内部的齿流过流体之后是一样的；
（3）一个整数倍的总体时间步长应该与单个齿流过流体的时间相对应。
3、开始之前的准备
建议您完成之前的例子学习之后再进行本例的学习，如果这个例子是您学习的第一个例子，请按顺序参考如下部分：
（1）在标准模式下设定工作目录并启动CFX。
（2）在ANSYSWorkbench中运行CFX的例子。
（3）改变显示颜色。
（4）执行一个例子任务文件。
4、启动CFX-Pre
（1）准备工作目录，并使用CFX的Example目录中的文件。
——ImmersedSolid.pre
——ImmersedSolid.gtm
（2）设定工作目录，启动CFX-Pre。
5、在CFX-Pre模块中进行问题的定义
如果您想自动定义本例子文件，请运行ImmersedSolid.Pre文件。
如果您想手动执行，请按顺序执行如下步骤：
（1）在CFX-Pre中，选择File->
NewCase；
（2）选择General并点击OK；
（3）选择File->
SaveCaseAs…；
（4）在FileName中输入ImmersedSolid.cfx；
（5）点击Save。
6、导入网格
（1）在Outline树状视图中编辑CaseOptions->
General，将AutomaticDefaultDomain关闭，在后面将已导入网格的方式手动生成3个域，并点击OK；
（2）选择File->
Import->
Mesh导入网格文件；
（3）选择网格文件类型CFXMesh（*gtm*cfx），并选择工作目录下的ImmersedSolid.gtm，并点击Open。
7、生成定义时间步长和总体计算时间的CEL表达式
接下来，您将生成一个表达式用于瞬态流体分析的时间步长设定。
对于单个齿，转过一个通道需要1/42s的时间，将该时间段分解成30个部分：
在主菜单中，选择Insert->
Expressions，FunctionsandVariables->
Expression；
（1）在InsertExpression对话框中，输入dt，并点击OK；
（2）设定Definition为（1/42）[s]/30，并点击Apply生成该表达式。
接着，您将生成一个表达式用于定义总体计算时间。
设定总体计算时间为3个齿流过流体，从而形成周期性流动的现象，具体步骤如下：
（1）生成一个名称为totaltime的表达式；
（2）设定Definition为（3/42）[s]，并点击Apply生成该表达式。
8、设定分析类型
将分析类型设定为瞬态，并使用之前定义好的CEL表达式，具体设定信息见下表：
（1）在Outline树中，编辑AnalysisType；
（2）应用下表的设定；
Tab
Setting
Value
BasicSettings
ExternalSolverCoupling>
Option
None
AnalysisType>
Option
TimeDuration>
TotalTime
TotalTime
totaltime[a]
TimeSteps>
Timesteps
Timesteps
dt
InitialTime>
AutomaticwithValue
Time
0[s]
[a]YoufirstneedtoclickEnterExpression
besidethefield.
（3）点击OK。
9、生成计算流体域
本例需要3个计算域，2个流体域以及1个侵入式实体域：
——生成一个侵入式实体域，步骤如下：
（1）在主菜单下选择Insert>
Domain，或点击Domain按钮。
（2）在InsertDomain对话框中,设定名称为ImmersedSolid并点击OK.
（3）应用如下的设定：
BasicSettings
LocationandType>
Location
InnerRotor
DomainType
CoordinateFrame
Coord0
DomainModels>
DomainMotion>
Rotating
AngularVelocity
7[revs^-1]
AxisDefinition>
TwoPoints
RotationAxisFrom
0.00383,0,0
RotationAxisTo
0.00383,0,1
（4）点击OK.
——生成一个静态流体域，步骤如下：
（1）生成一个域，名称为StationaryFluid。
（2）应用如下的设定：
Channels
DomainType
CoordinateFrame
FluidandParticleDefinitions
Fluid1
FluidandParticleDefinitions>
Fluid1>
MaterialLibrary
Material
Water
Morphology>
Pressure>
ReferencePressure
1[atm]
Buoyancy>
NonBuoyant
Stationary
MeshDeformation>
FluidModels
HeatTransfer>
Turbulence>
k-Epsilon
WallFunction
Scalable
Combustion>
ThermalRadiation>
Initialization
DomainInitialization
（Selected）
DomainInitialization>
InitialConditions>
VelocityType
Cartesian
CartesianVelocityComponents>
AutomaticwithValue
U
0[ms^-1]
V
W
0[ms^-1]
StaticPressure>
RelativePressure
0[Pa]
Turbulence>
MediumIntensityandEddyViscosityRatio
——生成一个旋转流体域，步骤如下：
（1）在Outline树状视图中，右击Simulation->
FlowAnalysis1->
StationaryFluid并选择Duplicate。
（2）右击Simulation->
CopyofStationaryFluid并选择Rename。
（3）将该域改名为RotatingFluid。
（4）编辑RotatingFluid。
（5）应用如下的设定:
GearChamber
AngularVelocity
6[revs^-1]
CoordinateAxis
RotationAxis
GlobalZ
（6）点击OK。
10、生成流体域界面
增加一个域界面用于连接StationaryFluid和RotatingFluid域，步骤如下:
（1）在主菜单中点击Insert->
DomainInterface或者点击DomainInterface按钮。
（2）接受缺省的域界面名称并点击OK。
（3）应用如下表格中的设置:
InterfaceType
InterfaceSide1>
Domain（Filter）
StationaryFluid
RegionList
ChannelSide
InterfaceSide2>
RotatingFluid
ChamberSide
InterfaceModels>
GeneralConnection
FrameChange/MixingModel>
TransientRotorStator
PitchChange>
MeshConnectionMethod>
MeshConnection>
GGI
AdditionalInterfaceModels
MassandMomentum>
ConservativeInterfaceFlux
InterfaceModel>
（4）点击OK。
应用一个考虑旋转的非滑移的墙体条件到非重叠的旋转域的侧面上，因为该表面代表了泵的静态外壳。
（1）编辑RotatingFluid->
DomainInterface1Side2。
若该对象未出现在树状视图中，则在CaseOptions->
General中选择“ShowInterfaceBoundariesinOutlineTree”并点击OK。
（2）应用如下表格中的设定：
BoundaryDetails
NonoverlapConditions
NonoverlapConditions>
MassandMomentum>
NoSlipWall
WallVelocity
WallVelocity>
CounterRotatingWall
应用旋转的非滑移墙体条件到静态域侧面的非重叠部分，因为该部分代表了泵的外齿，并且关于Z轴转速6rps。
（1）编辑StationaryFluid->
DomainInterface1Side1。
RotatingWall
6[revs^-1]
CoordinateAxis
11、生成边界条件
生成入口的总体压力10psi边界条件：
（1）在Outline树状视图中，右击StationaryFluid并选择Insert->
Boundary。
（2）将Name设定为in并点击OK。
（3）应用如下表格中的设定:
BoundaryType
Inlet
Location
BoundaryDetails
MassAndMomentum>
TotalPressure（stable）
RelativePressure
10[psi]
FlowDirection>
NormaltoBoundaryCondition
Medium（Intensity=5%）
生成出口静态压力位参考压力的出口边界条件：
（1）生成一个名称为out的边界条件在StationaryFluid域之中。
（2）应用如下表格中的设定:
Outlet
AverageStaticPressure
Pres.ProfileBlend
0.05
PressureAveraging>
AverageOverWholeOutlet
12、设定求解控制
（1）点击SolverControl按钮。
AdvectionScheme>
HighResolution
TransientScheme>
SecondOrderBackwardEuler
TimestepInitialization>
Automatic
TurbulenceNumerics>
FirstOrder
ConvergenceControl>
Min.Coeff.Loops
1
Max.Coeff.Loops
10
FluidTimescaleControl>
TimescaleControl
CoefficientLoops
ConvergenceCriteria>
ResidualType
RMS
ResidualTarget
1.0E−4
13、设定输出控制
对于瞬态结果文件进行求解输出控制，用于记录每个时间步长的压力、速度等信息：
（1）点击OutputControl。
（2）点击TrnResults标签项。
（3）在TransientResults列表项中，点击Addnewitem按钮,设定Name为TransientResults1，再点击OK。
（4）对于TransientResults1应用如下的设定：
Option
SelectedVariables
FileCompression
Default
OutputVariablesList
Pressure,Velocity,VelocityinStnFrame
OutputBoundaryFlows
OutputBoundaryFlows>
BoundaryFlows
All
OutputFrequency>
EveryTimestep
（5）点击Monitor标签项。
（6）选择MonitorOptions。
（7）在MonitorPointsandExpressions中：
——点击Addnewitem。
——接受缺省的名称并点击OK。
——设定Option表达式。
——设置ExpressionValue=massFlow（）@in。
（8）点击OK。
14、写出CFX求解的*.def定义文件
（1）点击DefineRun按钮。
（
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