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第5章CFX前处理数值计算及实例本章通过实例详细介绍了CFX进行泵水力部分数值计算的方法。
注意包括网格文件的导入方法、流模型的选择、计算域的定义、边界条件的设定、交界面的设定等CFX前处理的设置方法。
并通过实例讲解设定过程。
5.1 网格文件的导入：1）打开CFX软件。
在【ANSYS19.2】程序里选择【CFX19.2】并单击。
2）打开CFX前处理CFX-Pre 19.2，如图5.1-01所示，单击【CFX-Pre 19.2】。
图 5.1-013）在菜单栏中选择【File】→【New Case】→【General】，单击【OK】。
4）单击【File】→【Import】→【Mesh...】或者直接单击工具箱中图标。
在打开的导入网格对话框中，选择之前设置好的网格文件（主要包括IMP.cfx5、INLET.cfx5、OUTLET.cfx5、VOL.cfx5等四个文件），注意“Mesh Units”里选择“mm”，单击【Open】，将文件导入，如图5.1-02所示。
图 5.1-025.2 定义计算类型：这里需要定义计算类型是定常计算还是非定常计算。
双击左侧模型树上【Analysis Type】选项进入属性编辑，如图5.2-01所示。
如果是定常计算，将【Basic Settings】选择为【Steady State】，单击【OK】按钮，完成计算类型的定义。
注意实例选择定常计算类型。
图 5.2-015.3 定义计算域：首先需要对各个网格文件进行定义。
直接单击工具条上的，弹出对话框，并将对话框进行命名，如图5.3-01所示。
这里需要定义的有叶轮IMPELLER、进口水段INLET、出口水段OUTLET、蜗壳VOLUTE。
其中叶轮域为旋转域，其他为静止域定义方式一致。
图 5.3-011）定义叶轮计算域：单击工具条上的，在对话框里命名为IMPELLER，单击【OK】按钮，左侧控制树弹出选项卡，如图5.3-02所示。
ANSYS CFX——流体动力学分析技术的开拓者产品关键字精确的数值方法快速稳健的求解技术丰富的物理模型旋转机械流动分析的专有特征先进的网格剖分技术发展历史CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件，是英国AEA Technology 公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发，诞生在工业应用背景中的CFX 一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本要求，并以其在这些方面的卓越成就，引领着CFD技术的不断发展。
目前，CFX已经遍及航空航天、旋转机械、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术、水处理、火灾安全、冶金、环保等领域，为其在全球6000多个用户解决了大量的实际问题。
回顾CFX发展的重要里程，总是伴随着她对革命性的CFD新技术的研发和应用。
1995年，CFX收购了旋转机械领域著名的加拿大ASC公司，推出了专业的旋转机械设计与分析模块－CFX-Tascflow，CFX-Tascflow一直占据着90%以上的旋转机械CFD市场份额。
同年，CFX 成功突破了CFD领域的在算法上的又一大技术障碍，推出了全隐式多网格耦合算法，该算法以其稳健的收敛性能和优异的运算速度，成为CFD技术发展的重要里程碑。
CFX一直和许多工业和大型研究项目保持着广泛的合作，这种合作确保了CFX能够紧密结合工业应用的需要，同时也使得CFX可以及时加入最先进的物理模型和数值算法。
作为CFX的前处理器，ICEM CFD优质的网格技术进一步确保CFX的模拟结果精确而可靠。
2003年，CFX加入了全球最大的CAE仿真软件ANSYS的大家庭中。
我们的用户将会得到包括从固体力学、流体力学、传热学、电学、磁学等在内的多物理场及多场耦合整体解决方案。
CFX将永远和我们的用户伙伴一起，用最先进的技术手段，不断揭开我们身边真实物理世界的神秘面纱。
产品特色CFX是全球第一个在复杂几何、网格、求解这三个CFD传统瓶径问题上均获得重大突破的商业CFD软件。
Step I: 几何模型和网格划分
定义几何
定义关心的区域（2D或3D)
创建网格
Step II: 设置物理问题和条件- CFX-Pre
定义域
定义流体域.
创建流体域 (流体,固体,导热固体,多孔介质)
设置流体属性 (粘性, 导热系数,比热,等…)
选择物理模型 (湍流模型, 可压缩流, 浮力流, 多相流, 等…)
定义边界条件和初场
几何体的所有外部表面都要定义。
定义求解参数
定义求解参数和输出选项
Step III: 求解- CFX-Solve
求解控制方程组
Step IV: 后处理- CFX-Post
.cfx –CFX-Pre产生的case文件
.pre – CFX-Pre session 文件
.def –CFX-Pre产生的包括物理问题及网格的定义文件，对求解器来讲是输入文件。
可以用CFX-Post打开来检查网格。
.res –求解器产生的结果文件，包括网格、计算结果和.def 文件中的其它信息
.out –求解器产生的文本文件，记录了求解过程。
CFXCFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件，是英国AEA Technology 公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发，诞生在工业应用背景中的CFX一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本要求，并以其在这些方面的卓越成就，引领着CFD技术的不断发展。
目前，CFX已经遍及航空航天、旋转机械、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术、水处理、火灾安全、冶金、环保等领域，为其在全球6000多个用户解决了大量的实际问题。
CFX软件的基本结构和功能CFX包括前处理系统，求解器和后处理系统。
前处理系统CFX-BUILDCFX-BUILD是一种以结构分析软件MSC/PATRAN为基础的图形处理系统。
CF X-BUILD将计算机辅助设计(CAD)过程和计算流体力学(CFD)分析的工作相结合，使得工程师在做产品的工程设计时(CAD阶段开发)即可对过程的特性进行分析。
CFX-BUILD 以下列先进的方法构造非结构化的多块化的网格。
1) 可以直接访问各种CAD软件：如CADDS5，CATIA，Eucllid3，Pro/Engine er和Unigraphics。
2) 可以从任一CAD系统例如MSC/PATRAN和I-DEAS，以IGES格式直接读入CAD图形。
3) 具有很强的操作功能，例如可以自动调整和组合各种曲面，从CAD数据读入高质量网格。
4) 具有出色的几何造形能力，例如可向任意曲面扩展。
5) 带有很强的图形处理工具。
6) 具有高度自动的曲面和体网格划分能力，以保证生成高质量的网格。
CFX 4CFX 4能用于计算各种流体流动、燃烧和传热过程。
适用于直角/柱面/旋转坐标系，稳态/非稳态流动，瞬态/滑移网格，不可压缩/弱可压缩/可压缩流体，浮力流，多相流，非牛顿流体，化学反应，燃烧，NOx生成，辐射，多孔介质及混合传热过程。
CFX 4还包括辐射换热模块CFX-RADIATION和材料数据库模块CFX-INFOCHEM。
cfx介绍CFX软件模块关系图CFX-BUILDCFX软件家族的通⽤前处理系统，快速⾼效地为最复杂的⼏何形体⽣成⾼质量的结构化、⾮结构化、混合⽹格。
由于建⽴在当今最优秀的前处理PATRAN框架系统之上，CFX-BUILD不仅提供强⼤的三维⼏何构建⼿段，⽽且将CFD⽆缝连接到CAD系统中，真正实现设计分析的⼀体化。
直接CAD访问基于MSC/PATRAN⾰命性的单⼀⼏何模型技术（Single Geometric Model简称SGM），可以直接在CAD/CAE数据库中的CAD模型上进⾏流体⼯程分析，读取、转换、修改和操作正在设计的CAD模型⽽⽆需复制，从⽽使设计⼈员和分析⼈员可在同⼀个⼏何模型⼯作。
对超过40个以上的主流CAD/CAE系统进⾏原始格式的⼏何访问，包括CADDS5，CATIA，Euclid3，Parasolids，Pro/ENGINEER和Unigraphics，并可读⼊任何CAD系统IGES格式的⼏何形体，如MSC/PATRAN，I－DEAS和AutoCAD，确保⼏何数据的完整。
⼏何造型修改和操作CAD模型的强⼤能⼒，如缝合，⾃动调整和组合各种曲⾯等功能，在任何CAD模型上⽣成⾼质量⽹格。
全⾯的、强有⼒的⼏何造型⼯具，如旋转，沿任意曲线拉伸，⾯滑移等功能。
标准的GUI，简洁的风格，易于掌握；唯美的视觉效果，三维真实图形显⽰，消隐，设置光照，并以⿏标调动模型旋转、移动和缩放，从各个⾓度观察⼏何形体⽹格⽣成结构化、⾮结构化、混合贴体⽹格⾼度⾃动化的⾮匹配多块⽹格伸缩和变形⽹格，滑动或旋转⽹格⾮结构化表⾯⽹格⾃动⽣成，Delaunay或阵⾯推进法⽣成体⽹格表⾯曲率⾃适应⽹格和流场⾃适应⽹格⽹格⾃动优化边界条件交互式的边界条件设置，可与⼏何造型交叉进⾏，修改⽅便丰富的边界条件库，包括：⼊⼝边界条件⽤于设置流动边界的速度、温度、压⼒、湍流量、质量分数、⽤户标量等的分布；质量流量边界条件⽤于设置速度分布未知的流动边界的流量值；压⼒边界条件⽤于设置速度分布未知的流动边界的压⼒值，包括总压；壁⾯边界条件⽤于设置固体表⾯的边界条件，如：线性，对数，或平⽅关系的壁函数；滑移（粘性），⾮滑移（⽆粘），或混合壁⾯边界条件；静⽌，移动，或旋转壁⾯边界条件；绝热，等温，固定热流量，或混合壁⾯温度边界条件；颗粒流的附着或弹性壁⾯边界条件。
ANSYS CFX——流体动力学分析技术的开拓者产品关键字⏹精确的数值方法⏹快速稳健的求解技术⏹丰富的物理模型⏹旋转机械流动分析的专有特征⏹先进的网格剖分技术发展历史CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件，是英国AEA Technology 公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发，诞生在工业应用背景中的CFX一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本要求，并以其在这些方面的卓越成就，引领着CFD技术的不断发展。
目前，CFX已经遍及航空航天、旋转机械、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术、水处理、火灾安全、冶金、环保等领域，为其在全球6000多个用户解决了大量的实际问题。
回顾CFX发展的重要里程，总是伴随着她对革命性的CFD新技术的研发和应用。
1995年，CFX收购了旋转机械领域著名的加拿大ASC公司，推出了专业的旋转机械设计与分析模块－CFX-Tascflow，CFX-Tascflow一直占据着90%以上的旋转机械CFD市场份额。
同年，CFX成功突破了CFD领域的在算法上的又一大技术障碍，推出了全隐式多网格耦合算法，该算法以其稳健的收敛性能和优异的运算速度，成为CFD技术发展的重要里程碑。
CFX 一直和许多工业和大型研究项目保持着广泛的合作，这种合作确保了CFX能够紧密结合工业应用的需要，同时也使得CFX可以及时加入最先进的物理模型和数值算法。
作为CFX的前处理器，ICEM CFD优质的网格技术进一步确保CFX的模拟结果精确而可靠。
2003年，CFX加入了全球最大的CAE仿真软件ANSYS的大家庭中。
我们的用户将会得到包括从固体力学、流体力学、传热学、电学、磁学等在内的多物理场及多场耦合整体解决方案。
CFX将永远和我们的用户伙伴一起，用最先进的技术手段，不断揭开我们身边真实物理世界的神秘面纱。
产品特色CFX是全球第一个在复杂几何、网格、求解这三个CFD传统瓶径问题上均获得重大突破的商业CFD软件。
CFX发展历史CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件，是英国AEA Technology 公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发，诞生在工业应用背景中的CFX一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本要求，并以其在这些方面的卓越成就，引领着CFD技术的不断发展。
目前，CFX已经遍及航空航天、旋转机械、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术、水处理、火灾安全、冶金、环保等领域，为其在全球6000多个用户解决了大量的实际问题。
1995 年，CFX 收购了旋转机械领域著名的加拿大ASC 公司，推出了专业的旋转机械设计与分析模块－CFX-Tascflow，CFX-Tascflow 一直占据着90% 以上的旋转机械CFD 市场份额。
同年，CFX 成功突破了CFD 领域的在算法上的又一大技术障碍，推出了全隐式多网格耦合算法，该算法以其稳健的收敛性能和优异的运算速度，成为CFD 技术发展的重要里程碑。
CFX一直和许多工业和大型研究项目保持着广泛的合作，这种合作确保了CFX能够紧密结合工业应用的需要，同时也使得CFX 可以及时加入最先进的物理模型和数值算法。
作为CFX的前处理器，ICEM CFD优质的网格技术进一步确保CFX的模拟结果精确而可。
2003年，CFX加入了全球最大的CAE仿真软件ANSYS的大家庭中。
我们的用户将会得到包括从固体力学、流体力学、传热学、电学、磁学等在内的多物理场及多场耦合整体解决方案。
软件特色CFX是全球第一个在复杂几何、网格、求解这三个CFD传统瓶颈问题上均获得重大突破的商业CFD软件。
借助于其独一无二的技术特点，领导着新一代高性能CFD商业软件的整体发展趋势。
>精确的数值方法和大多数CFD软件不同的是，CFX采用了基于有限元的有限体积法，在保证了有限体积法的守恒特性的基础上，吸收了有限元法的数值精确性。
■基于有限元的有限体积法，对六面体网格单元采用24点插值，而单纯的有限体积法仅采用6点插值。
第19章求解控制求解控件可用来在解决方案阶段设定参数来控制CFX-Solver。
本章描述如下：●基本设置标签（P145）●方程类设置标签（P147）●外部耦合标签（P148）●粒子控制（P148）●高级选项标签（P148）你可以在ANSYS的流动模型建议的设置参数解决中找到更多的帮助。
CFX-Solver建模指南。
基本设置标签基本设置标签控制遵循普通和仿真具体参数：•基本设置:普通(p145)•基本设置稳态模拟(p146)•基本设置的暂态仿真(p147)•沉浸固体控制(p147)基本设置:普通水平对流方案有关详情见方案选择水平(p333)CFX-Solver建模ANSYS向导。
紊流数值计算紊流数值选择的是一阶和高分辨率。
一阶选择使用迎风的水平对流和一阶后退欧拉瞬态方案。
高分辨率选择使用高分辨率的水平对流和高分辨率的瞬态方案。
有关详情见水平方案选择（p333）CFX-Solver建模指导，运用有限元分析软件ANSYS，对瞬态方案采用有限元软件ANSYS CFX-Solver建模指导。
注意：紊流数值计算设置将覆盖在公式类的设置标签（p147）的设置。
收敛标准有关详情见有限元软件ANSYS CFX-Solver建模指南中收敛监测和获得（p336）。
●残余类型：选择均方根或最大值。
●残余目标：指定收敛值。
●有关详情见有限元软件ANSYS CFX-Solver建模指南中残余类型和目（p337）。
●保护对象：选择性地指定分数不平衡的值，默认值是0.01。
有关详情见有限元软件ANSYS CFX-Solver建模指南中保护目标（p338）。
逝去挂钟时间控制如果要停止运行持续最长访问时长（挂钟时间）就选择最大运行时间选项。
如果你选择这个选项，流场求解将自动试图估计出完成接下来的步骤或外环的反复的时间。
估计时间是平均时间，需要解决之前的迭代（包括组装和求解线性方程的时间、辐射和粒子跟踪的时间）再加上写标准备份或暂时文件的平均时间。
CFX软件介绍CFX软件模块关系图CFX-BUILDCFX软件家族的通用前处理系统，快速高效地为最复杂的几何形体生成高质量的结构化、非结构化、混合网格。
由于建立在当今最优秀的前处理PATRAN框架系统之上，CFX-BUILD不仅提供强大的三维几何构建手段，而且将CFD无缝连接到CAD系统中，真正实现设计分析的一体化。
直接CAD访问基于MSC/PATRAN革命性的单一几何模型技术（Single Geometric Model简称SGM），可以直接在CAD/CAE数据库中的CAD模型上进行流体工程分析，读取、转换、修改和操作正在设计的CAD模型而无需复制，从而使设计人员和分析人员可在同一个几何模型工作。
对超过40个以上的主流CAD/CAE系统进行原始格式的几何访问，包括CADDS5，CATIA，Euclid3，Parasolids，Pro/ENGINEER和Unigraphics，并可读入任何CAD系统IGES格式的几何形体，如MSC/PATRAN，I－DEAS和AutoCAD，确保几何数据的完整。
几何造型修改和操作CAD模型的强大能力，如缝合，自动调整和组合各种曲面等功能，在任何CAD模型上生成高质量网格。
全面的、强有力的几何造型工具，如旋转，沿任意曲线拉伸，面滑移等功能。
标准的GUI，简洁的风格，易于掌握；唯美的视觉效果，三维真实图形显示，消隐，设置光照，并以鼠标调动模型旋转、移动和缩放，从各个角度观察几何形体网格生成结构化、非结构化、混合贴体网格高度自动化的非匹配多块网格伸缩和变形网格，滑动或旋转网格非结构化表面网格自动生成，Delaunay或阵面推进法生成体网格表面曲率自适应网格和流场自适应网格网格自动优化边界条件交互式的边界条件设置，可与几何造型交叉进行，修改方便丰富的边界条件库，包括：入口边界条件用于设置流动边界的速度、温度、压力、湍流量、质量分数、用户标量等的分布；质量流量边界条件用于设置速度分布未知的流动边界的流量值；压力边界条件用于设置速度分布未知的流动边界的压力值，包括总压；壁面边界条件用于设置固体表面的边界条件，如：线性，对数，或平方关系的壁函数；滑移（粘性），非滑移（无粘），或混合壁面边界条件；静止，移动，或旋转壁面边界条件；绝热，等温，固定热流量，或混合壁面温度边界条件；颗粒流的附着或弹性壁面边界条件。
