在CFX12中侵入式实体实例齿轮泵模型文件.docx
《在CFX12中侵入式实体实例齿轮泵模型文件.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《在CFX12中侵入式实体实例齿轮泵模型文件.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
在CFX12中侵入式实体实例齿轮泵模型文件
在CFX12中侵入式实体实例-齿轮泵
（本例来源CFX12的帮助文件）
名称：
利用侵入式实体对齿轮泵进行流体动力学仿真模拟
说明：
侵入式实体是CFX12中新增加的功能，利用该方法，可以不用进行几何重构和网格重新划分而获得将单个连续流体域分割成多个不连续流体域的流体仿真结果；而在以前的流体分析中，一般要求计算的流体域是连续的，即流体计算需要计算连续性方程。
下面开始我的学习之旅！
1、本例的特征说明
在本例中，将会学习到如下内容：
——设定一个侵入式实体域
——应用一个“考虑旋转”的墙边界条件
——利用CEL表达式监视求解过程的执行
——在CFX-POST中生成XY坐标的瞬态图表
——生成一个结果动画
Component
Feature
Details
CFX-Pre
UserMode
GeneralMode
DomainType
ImmersedSolid
FluidDomain
AnalysisType
Transient
FluidType
ContinuousFluid
BoundaryConditions
InletBoundary
OutletBoundary
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
Transient
AnalysisType>TimeDuration>Option
TotalTime
AnalysisType>TimeDuration>TotalTime
totaltime[a]
AnalysisType>TimeSteps>Option
Timesteps
AnalysisType>TimeSteps>Timesteps
dt
AnalysisType>InitialTime>Option
AutomaticwithValue
AnalysisType>InitialTime>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：
Tab
Setting
Value
BasicSettings
LocationandType>Location
InnerRotor
LocationandType>DomainType
ImmersedSolid
LocationandType>CoordinateFrame
Coord0
DomainModels>DomainMotion>Option
Rotating
DomainModels>DomainMotion>AngularVelocity
7[revs^-1]
DomainModels>DomainMotion>AxisDefinition>Option
TwoPoints
DomainModels>DomainMotion>AxisDefinition>RotationAxisFrom
0.00383,0,0
DomainModels>DomainMotion>AxisDefinition>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：
Tab
Setting
Value
BasicSettings
LocationandType>Location
Channels
LocationandType>DomainType
FluidDomain
LocationandType>CoordinateFrame
Coord0
FluidandParticleDefinitions
Fluid1
FluidandParticleDefinitions>Fluid1>Option
MaterialLibrary
FluidandParticleDefinitions>Fluid1>Material
Water
FluidandParticleDefinitions>Fluid1>Morphology>Option
ContinuousFluid
DomainModels>Pressure>ReferencePressure
1[atm]
DomainModels>Buoyancy>Option
NonBuoyant
DomainModels>DomainMotion>Option
Stationary
DomainModels>MeshDeformation>Option
None
FluidModels
HeatTransfer>Option
None
Turbulence>Option
k-Epsilon
Turbulence>WallFunction
Scalable
Combustion>Option
None
ThermalRadiation>Option
None
Initialization
DomainInitialization
（Selected）
DomainInitialization>InitialConditions>VelocityType
Cartesian
DomainInitialization>InitialConditions>CartesianVelocityComponents>Option
AutomaticwithValue
DomainInitialization>InitialConditions>CartesianVelocityComponents>U
0[ms^-1]
DomainInitialization>InitialConditions>CartesianVelocityComponents>V
0[ms^-1]
DomainInitialization>InitialConditions>CartesianVelocityComponents>W
0[ms^-1]
DomainInitialization>InitialConditions>StaticPressure>Option
AutomaticwithValue
DomainInitialization>InitialConditions>StaticPressure>RelativePressure
0[Pa]
DomainInitialization>InitialConditions>Turbulence>Option
MediumIntensityandEddyViscosityRatio
（3）点击OK。
——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->FlowAnalysis1->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:
Tab
Setting
Value
BasicSettings
LocationandType>Location
GearChamber
DomainModels>DomainMotion>Option
Rotating
DomainModels>DomainMotion>AngularVelocity
6[revs^-1]
DomainModels>DomainMotion>AxisDefinition>Option
CoordinateAxis
DomainModels>DomainMotion>AxisDefinition>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:
Tab
Setting
Value
BasicSettings
InterfaceType
FluidFluid
InterfaceSide1>Domain（Filter）
StationaryFluid
InterfaceSide1>RegionList
ChannelSide
InterfaceSide2>Domain（Filter）
RotatingFluid
InterfaceSide2>RegionList
ChamberSide
InterfaceModels>Option
GeneralConnection
InterfaceModels>FrameChange/MixingModel>Option
TransientRotorStator
InterfaceModels>PitchChange>Option
None
MeshConnectionMethod>MeshConnection>Option
GGI
AdditionalInterfaceModels
MassandMomentum>Option
ConservativeInterfaceFlux
MassandMomentum>InterfaceModel>Option
None
（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：
Tab
Setting
Value
BoundaryDetails
NonoverlapConditions
（Selected）
NonoverlapConditions>MassandMomentum>Option
NoSlipWall
NonoverlapConditions>MassandMomentum>WallVelocity
（Selected）
NonoverlapConditions>MassandMomentum>WallVelocity>Option
CounterRotatingWall
（3）点击OK。
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。
（2）应用如下表格中的设定：
Tab
Setting
Value
BoundaryDetails
NonoverlapConditions
（Selected）
NonoverlapConditions>MassandMomentum>Option
NoSlipWall
NonoverlapConditions>MassandMomentum>WallVelocity
（Selected）
NonoverlapConditions>MassandMomentum>WallVelocity>Option
RotatingWall
NonoverlapConditions>MassandMomentum>WallVelocity>AngularVelocity
6[revs^-1]
NonoverlapConditions>MassandMomentum>WallVelocity>AxisDefinition>Option
CoordinateAxis
NonoverlapConditions>MassandMomentum>WallVelocity>AxisDefinition>RotationAxis
GlobalZ
（3）点击OK。
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:
Tab
Setting
Value
BasicSettings
BoundaryType
Inlet
Location
Inlet
BoundaryDetails
MassAndMomentum>Option
TotalPressure（stable）
MassAndMomentum>RelativePressure
10[psi]
FlowDirection>Option
NormaltoBoundaryCondition
Turbulence>Option
Medium（Intensity=5%）
（4）点击OK。
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:
Tab
Setting
Value
BasicSettings
BoundaryType
Outlet
Location
Outlet
BoundaryDetails
MassAndMomentum>Option
AverageStaticPressure
MassAndMomentum>RelativePressure
0[Pa]
MassAndMomentum>Pres.ProfileBlend
0.05
PressureAveraging>Option
AverageOverWholeOutlet
（3）点击OK。
12、设定求解控制
（1）点击SolverControl按钮。
（2）应用如下表格中的设定:
Tab
Setting
Value
BasicSettings
AdvectionScheme>Option
HighResolution
TransientScheme>Option
SecondOrderBackwardEuler
TransientScheme>TimestepInitialization>Option
Automatic
TurbulenceNumerics>Option
FirstOrder
ConvergenceControl>Min.Coeff.Loops
1
ConvergenceControl>Max.Coeff.Loops
10
ConvergenceControl>FluidTimescaleControl>TimescaleControl
CoefficientLoops
ConvergenceCriteria>ResidualType
RMS
ConvergenceCriteria>ResidualTarget
1.0E−4
（3）点击OK。
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：
Setting
Value
Option
SelectedVariables
FileCompression
Default
OutputVariablesList
Pressure,Velocity,VelocityinStnFrame
OutputBoundaryFlows
（Selected）
OutputBoundaryFlows>BoundaryFlows
All
OutputFrequency>Option
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。
（
升级会员 