60CFX总结.docx

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60CFX总结

CFX总结

张永立编写

2009年

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:

RotationalOffset和TransformationType。

对于RotationalOffset，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TransformationType,当pitchratio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：

PressureProfileDecay,这是为了避免交界面求解的不稳定性，一般设为0。

05。

SameFrameWithFrozenRotor或SameFrameWithStage：

适用于坐标系没有改变,而存在pitchchange（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“pitchchange"和“shapechange”的影响。

TransientRotor-Stator：

真实考虑瞬态效应的模型，计算量最大。

有参数TransformationType可供设置（祥见FrozenRotor中的介绍）。

2.旋转机械PitchRatio的介绍

有三种选择:

Automatic/Value/SpecifiedPitchAngles.其中Automatic自动处理；Value是给定Pitchratio的值；SpecifiedPitchAngles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=1/523=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

边界设置

计算结果

CFX1

（参考压力=1atm）

不可压空气：

入口总压=0Pa,出口静压=—8000Pa

入口总压=—1。

0Pa，

入口静压=-4085Pa，

出口静压=-8001.7Pa，

质量流量=0.0308kg/s

CFX2

（参考压力=1atm，298K）

理想空气：

入口总压=0Pa，出口静压=-8000Pa

入口总压=-1。

7Pa,

入口静压=—3938Pa，

出口静压=—8001.9Pa，

质量流量=0.0294kg/s

CFX3

（参考压力=1atm，298K）

理想空气:

入口总压=-170Pa，出口静压=-8000Pa

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

Fluent2

（参考压力=1atm，298K）

理想空气：

入口总压=0Pa，出口静压=—8000Pa

入口总压=0Pa，

入口静压=-3845Pa，

出口静压=-8000Pa，

质量流量=0。

02925kg/s

Fluent3

（参考压力=1atm,298K）

理想空气：

入口总压=-170Pa，出口静压=—8000Pa

入口总压=—170Pa，

入口静压=—3923Pa，

出口静压=-8000Pa，

质量流量=0。

02889kg/s

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）

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“HomogeneousBinaryMixture”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“AntonieEquation"的形式，这样在定义“FluidPairs”时应用“LiquidEvaporationModel”模型。

参考下面的图片：

6.CFX-Pre中的DomainInterface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：

InterfaceModelOption ：

TranslationalPeriodicity

InterfaceModelOption ：

RotationalPeriodicity

InterfaceModelOption ：

GeneralPeriodicity

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

8.计算时出错：

“InsufficientCatalogueSize”如何解决?

答:

FromtheSolverManager,edityourdefinitionfile（Tools/EditDefinitionFile）andaddtheCatalogueSizeMultiplierparameterwithintheFLOW/SOLVERCONTROLsection。

Usearealvalue,like1。

2orhigheruntilthesolvermanages.

（答案来源于：

www.cfd-online。

com）

9.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（IndependentPartitioning）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“CoupledPartitioning"。

此方法需要较多内存。

2>RecursiveCoordinateBisecton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>OptimizedRecursiveCoordinateBisection算法：

此算法类似RecursiveCoordinateBisection算法，但允许在任一方向上分区。

4〉UserDefinedDirection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〉JunctionBox算法：

通过CCL语言，来实现用户指定自己的分区算法。

10.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—deftest.def—initialtest_001。

res

11.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。

12.CFX并行模式：

1>series:

单CPU。

2〉PVMLocalParallel：

PVM即ParallelVirtualMachine.支持异构系统。

3〉PVMDistributedParallel:

多机PVM。

4〉MPICHLocalParallelforWindows:

MPICH（message—passinglibraries）：

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〉MPICHDistributedParallelforWindows:

多机Windows系统MPICH。

6>RSH服务：

RemoteShellService。

13.ke和SST两个模型计算阻力测试？

管形（介质：

水）

湍流模型

流速

阻力

压差

直管d=2cm/L=100cm

ke

0。

5m/s

0。

053N

174Pa

直管d=2cm/L=100cm

SST

0.5m/s

0.053N

174Pa

波纹管?

14.CFX进行各向异性材料换热的实现方法?

【总部回复】

HiZhenya-

TheCFXsolversupportsorthotropicthermalconductivity.Itisa

hiddenbetafeaturewhichmeansthatyouneedtosetitupbyediting

theCCLoutsideofCFX—Pre.

Todothis，setupyoursimulationandwriteoutadefinitionfile

withthethermalconductivityforthematerialofinterestsettoa

constantvalue.

1。

Youwillthenextractthecclcontentfromthedefinitionfiletoa

textfileusingthefolloiwngcommandwhichyoucan

executefromtheCFXcommandprompt（CFXLauncher/Tools/CommandLine）.

Supposethatyourdefinitionfileisnamedtest.def.Youwouldtype

thefollowingcommand:

cfx5cmds-read-deftest.def-texttest。

ccl

Youwillthenhaveatextfilecalledtest。

cclwiththeproblemsetup

information。

2。

Youtheneditthetest.cclfileandreplace,forthematerialof

interest.

THERMALCONDUCTIVITY：

Option=Value

ThermalConductivity=12。

0[Wm^—1K^—1］

END

with:

THERMALCONDUCTIVITY：

Option=OrthotropicCartesianComponents

ThermalConductivityXComponent=1[Wm^-1K^-1］

ThermalConductivityYComponent=2[Wm^-1K^-1］

ThermalConductivityZComponent=3[Wm^-1K^-1]

END

Iused1,2,3forconvenience。

ThisisfortheCartesianComponents,ifyouprefertouseCylindrical

Components，usethefollowingtexttoreplacetheoldone:

THERMALCONDUCTIVITY:

Option=OrthotropicCylindricalComponents

ThermalConductivityAxialComponent=1[Wm^-1K^-1］

ThermalConductivityThetaComponent=2[Wm^—1K^-1]

ThermalConductivityrComponent=3［Wm^-1K^—1］

AXISDEFINITION:

Option=CoordinateAxis

RotationAxis=Coord0.1

END

END

WhereCoord0.1istheglobalXaxis,soglobalYandZaxiswillbe

Coord0。

2andCoord0.3,respectively。

3.Youthenwritethemodifiedtest.cclbacktothedefinitionfile

usingthefollowingcommand:

cfx5cmds—write—deftest。

def—txttest。

ccl

4.Youwillseeinyoursubsequentoutputfile（whenrunningthecase）

thattheorthotropicvaluesarethere。

——

C。

KurtSvihla,Ph.D.

SeniorTechnicalServicesEngineer

ANSYS,Inc.

Southpointe

275TechnologyDrive

CanonsburgPA15317

Tel：

（724）514-3600

Fax:

（724）514—5096

15.CFX提交求解出错？

在windows64位下提交任务,用了标准算例的各个*。

def文件都不行，出错（见上图）。

提交过程没有选择并行,即只是单CPU就出错。

为什么?

CFX后处理

16.如何在CFX—Post中求温度或密度等Scalar的梯度？

17.CFX如何求得换热系数的？

答：

h=q/（T-Tbulk）；Tbulk一般选取主流温度或来流温度或全场平均温度。

为了让数值求解的h和实验数据一致，需要数值求解的所使用的Tbulk和实验所选择的Tbulk相同.

18.在CFD-Post中如何显示周向速度和径向速度分量？

答:

在www.cfd-online。

com上获得答案如下，事实证明是可行的。

Incfxpostgototurbomodethendefineyourrotationaxisnextclickcalculatevelocitycomponents.nowyoucanplotthevariablesyouneed。

19.如何创建任意形状的切面（平面或曲面）

答：

把想创建的切面（任意复杂度的平面或曲面）通过CAD软件创建出来，给此切面划分网格，把此网格读入到CFX—Post中（也可以先生成*.def文件在读入CFX_Post），通过“File—Export。

.."把此边界保存成*.csv格式的文本文件.应用“UserSurface”方法创建，选择“FromFile”方法!

把此＊。

csv文件读入即可。

CFX并行