CFXANSYS使用高手流固耦合至理名言.docx

CFXANSYS使用高手流固耦合至理名言.docx

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CFXANSYS使用高手流固耦合至理名言

CFXuserFortran:

在每个时间步输出结果

问题是这样的，用CFXuserCEL完成变量的同时，还希望CFX输出每个时间步的变量值（比如，每个时间步的压力值）到一个文本文件。

虽然在程序中作了一些控制（以避免在每个coefficientloop都输出结果），但是CFX总是在一个时间步输出同样的变量多次。

UserCEL的功能其实是和CFX的内置CEL一样的，只是用户化的CEL。

UserCEL会在“需要时”，被实时引用。

如果userCEL是用来定义边界条件，在一个coefficientloop，userCEL会被运行多次。

这样结果也会被多次重复输出。

其实CFXuserFortran有两种，第一种是userCEL，它的主要功能是表达式的计算；第二种是junctionboxroutine，它的主要功能是控制计算流程。

userCEL会被实时引用，而junctionboxroutine只在用户设定的运行点运行。

下图是从CFX帮助里复制的流程图。

要完成上面所说的功能，只要定义个junctionboxroutine，然后把运行点设成EndofTimeStep（transientonly）就可以了。

Fri,14Dec200718:

34:

57+0000

Fluent:

计算叶轮功率

问题是这样的，Fluent可以不可以计算驱动搅拌器叶轮所需要的功率；如果可以的话，是不是要做面积分。

按照物理学上的定义，对于旋转的系统，功率=力矩*转速。

通过表面积分（把每个壁面单元，wallface，的功率相加）可以得到整个系统的功率。

但是，这个方法比较麻烦，需要用UDF计算，可能比较费时间。

既然功率=力矩*转速。

转速我们是已经知道的。

力矩可以在Fluent->Report->Forces…上计算得到。

因此，如果叶轮转动轴是和x，y，z轴其中之一方向一致的话，我们可以直接用Fluent图形界面进行计算。

当然如果转动轴方向不和系统坐标一致，UDF还是需要的（有兴趣的朋友可以email给我）。

这是因为力矩和转速都是矢量，只是在和系统坐标一致时，才可以方便的找到转动轴方向的力矩分量。

具体的做法是这样的：

1.Fluent->Report->Forces…把Options选成Moments，把MomentCenter设成转动轴上任意一点（但必须要是转动轴上的一点，否则就错了）。

在WallZones里选择所要计算的壁面。

然后点击Print。

2.Fluent会输出力矩的三个放量，单位是Nm，牛顿米。

3.假设转动轴是在x方向的，把x分量乘以转速（单位是弧度每秒），就得到所需的功率了。

Wed,12Dec200718:

58:

45+0000

在Fluent里设置回流边界条件（recirculationopening）

这里的回流边界和流体力学里说的回流是不一样的。

在室内通风系统，由很多设备，比如空调室内机，空气过滤器，会从房间内吸走一定量的空气，然后返还等量的空气。

这一过程中，可能空气的温度会发生变化（空调室内机），空气的组分会发生变化（空气过滤器）。

空气的质量总是等量的。

在Airpak里面有一种特别的opening条件，可以定义recirculationopening。

在这种边界条件中，必须是两个边界组成一对，质量保持守恒，但是可以有热量和组分的变化。

问题是这样的，怎么在Fluent里面定义这样的边界条件呢。

要在Fluent里面定义这样的边界条件，需要输入下面两行scheme（和输入TUI一样）：

（rpsetvar‘icepak?

#t）（models-changed）如果觉得每次输入很麻烦的话，可以把这两行放在一个文本文件中，然后把这个文本文件命名为*.scm。

在Fluent->File->Read->Scheme…可以读入这个文件，完成设定。

完成设定后在Fluent的boundaryconditions面板，就会多出来两个选项，然下图所示（Fluent6.3.26）。

具体的做法就不多说了，因为界面还是相当直观的。

当然，另外一种办法是用DEFINE_ADJUSTUDF来做，但是这个办法会复杂一些。

Tue,11Dec200719:

21:

34+0000

ESI发布CFD-Ace+v2008.0

主要的提升有：

1.多面体网格；2.燃料电池模型；3.新的边界层网格生成技术。

新闻链接CFX-Ace+网站

Mon,10Dec200719:

43:

37+0000

在Tgrid里划分多个体网格

很多时候我们需要一个网格里面有多个体（例如，定义源项，有转动部分），但是默认情况下Tgrid只划分其中一个体的网格（严格说，只输出其中一个体的网格到*.msh文件）。

要解决这个问题，需要改变Tgrid的默认设置：

Tgrid->Mesh->Tri/Tet->Controls->Init/Mesh，然后把Non-FluidType选成Fluid（默认选项是dead）。

和ICEMCFD一样，Tgrid里面是没有体的。

体是由面组成的封闭空间决定的。

是用默认设置的话，Tgrid只会把最大的体输出，其余的体设成dead，不会输出。

TgridTutorial的第一个练习题就是有关多个体划分网格的。

具体操作可以练习第一题。

Sun,09Dec200719:

58:

24+0000

Fluent安装后不能启动

问题是这样的，Fluent安装后不能启动，并且给出下面的错误消息：

Theapplicationfailedtoinitializeproperly（0XC0150002）.ClickOKtoterminatetheapplication出现这样的问题是因为在64位windows上，Fluent需要Microsoft.NETFramework2.0libraries。

需要下载.NETframeworkVersion2.0RedistributablePackage。

x64版本可以在微软网站免费下载到。

当然最好的方法是，使用windows的自动更新功能，下载安装所有的补丁和升级程序。

下载链接：

Sat,08Dec200720:

07:

51+0000

Airpak3.0.16发布

Fluent刚刚发布了Airpak3.0.16。

在此以前的版本是Airpak3.0.12（链接）。

我还没有具体试用过，应该没用功能性的提高，主要是提高稳定性。

最重要的是从这个版本起，Airpak开始支持64位系统（Windows和Linux）。

用户可以求解更大更复杂的问题。

Airpak可以在Fluent用户服务中心下载。

Fri,14Dec200704:

32:

00+0000

FluentforCatiaV53.1发布

包括32位windows和64位windows版本。

产品介绍网页：

Technorati:

Catia,Fluent

Wed,10Oct200702:

34:

00+0000

本博客主要介绍ANSYS，CFX，Fluent的最新更新，使用技巧等。

同时也有CFD和FEA基本理论，及其他CAE软件的介绍。

CFX11.0的两个CEL新功能

1.inside（）函数有时候我们需要在不同的区域设置不同的属性。

比如，要初始化一个自有表面问题，在volumeA体积比是1，在volumeB体积比是0。

在10.0时，需要把这两个区域防近两个domain，然后对各自domain进行初始化。

这样，需要建立domaininterface来连接domain。

可能只能使用GGI来连接，这样精度就会受到影响。

在11.0，inside（）函数可以方便解决这个问题。

inside（）函数的功能和step（）函数的功能类似（if…else…语法）。

如果在指定区域内，返回1；否则，返回0。

首先，找到volumeA和B的原始区域名。

只要把树形目录里的mesh展开，就可以看到下面所有的面和体区域。

面区域以F开头。

体区域以B开头。

然后，写出inside（）@REGION:

B****函数。

最后把这个CEL函数放到模型中。

下面是一个利用inside（）函数进行初始化的例子：

Initial_C=1[kgm^-3]*inside（）@REGION:

B3872在区域B387内，初始值为1;否则为0。

2.REGION:

语法在10.0时，基于区域的函数如area（）@只能基于已定义边界条件的面。

也就是说，@后面只能跟边界条件名，而不能是网格中的原始区域（primitiveregion）。

这样，如果要定义基于原始区域的函数，而这个区域不是边界条件时，就会比较麻烦。

11.0提供的REGION:

语法可以方便的解决这个问题。

其实REGION:

的用法已经在上面的例子解释了，这里就不多说了。

Technorati:

CEL,CFX

Sun,07Oct200705:

03:

29+0000

简化Airpak模型的小经验

Airpak虽然提供了非常强大的划分网格功能，不过如果不认真控制的话，还是会产生非常大的网格。

最近遇到一个问题在32位PC上，Airpak不能显示大于一百万网格的PMV和PPD。

我猜想PMV和PPD结果并没有保存在最终结果中，需要暂存在内存中，因此对内存的要求会增加。

在使用Airpak的过程中，还遇到过其它和网格质量相关的问题。

网格质量低的话，会导致收敛问题。

下面总结一些我发现的经验（有新发现的话，持续添加）。

1.尽量使用Hexaunstructured方法。

Tetra生成的单元数最多，HexaCartesian次之，Hexaunstructured最少。

HexaCartesian不能划分弯曲、倾斜的几何形状，不推荐使用。

Tetra可以用在复杂的几何形状。

Tetra生成需要很长时间。

Hexadominant是指混合使用Hexaunstructured和Tetra。

2.少用CAD，多用polygon。

虽然Airpak3.0允许直接使用CAD几何形状，但是由于CAD本身的缺陷或者过于复杂，生成Tetra网格会很慢，并且单元数太多，浪费计算资源。

用Polygon可以近似复杂的形状，进而生成效率高的Hexaunstructured网格。

3.使用Non-conformalMeshing。

如果room里有比较小的细节的话，把这些细节放到assembly，然后meshseperately，能够显著减少单元数。

网格质量也能大大提高。

4.控制Minimumgap。

默认的minimumgap是1毫米。

在模拟大的流域时，如果一些object没有对齐，会生成非常大纵横比的单元，影响收敛。

如果object很多，对齐困难的话，使用大一点的minimumgap就可以解决这个问题。

5.使用Perobjectcontrol。

可以更好的控制，物体旁边的边界层等。

6.检查网格质量。

网格质量的第一项FaceAlignment非常重要，如果有很多单元在0-0.15的范围的话，会很难收敛或发散。

把下面的max改成0.15，然后点击柱状图，可以检查低质量单元的位置。

7.如果有收敛问题，可以暂时deactivate所有object，然后依次activate进行测试，找出问题所在。

Airpak的帮助文件对网格生成有比较详细的阐述，如果认真阅读的话，会有很大的帮助。

网格生成是CFD模拟中最重要的环节之一，因此磨刀不误砍柴工。

Technorati:

Airpak,网格

Sat,06Oct200703:

50:

23+0000

CFX：

用动网格来转动固体表面

在一些CFD模拟中，用户需要测试流场对一系列尺寸的反应。

比如所当管道的直径为10mm，12mm，和14mm时，流场各有什么不同。

DesignModeler里面的parameter可以做到这一点。

如果使用CADinterface的话，DesignModeler可以读进上游软件的parameter，比如Pro/E。

这样做的问题是每次都需要重新生成网格（用DesignXplorer可以自动化这一过程）。

其实我们可以用CFX的Meshdeformation功能实现这个目的。

问题是这样的，要测试控制叶片在0-5度内，每转动一度时流场的不同。

做法是这样的：

1.在domain上设定meshdeformation。

2.设定所有的wall边界。

如果没有移动，设置成Unspecfied；如果有移动，设置成SpcifiedLocation。

要计算出转动后的location，需要用CEL进行坐标变换。

下面的连接介绍了转动坐标变换的公式:

如果转动轴和z轴平行，并且位于（x0,y0）的话，我们可以算出转动后的坐标为：

x2-x0=（x1-x0）*cos（phi）-（y1-y0）*sin（phi）y2-y0=（y1-y0）*cos（phi）+（x1-x0）*sin（phi）x0,y0：

转动中心x1,y1：

转动前的坐标x2,y2：

转动后的坐标把x2,y2输入就可以模拟转动了。

下面是一段CEL例子：

LIBRARY:

CEL:

EXPRESSIONS:

phi=5*pi/180x2=xy0=0[m]y1=yy2=y0+（y1-y0）*cos（phi）-（z1-z0）*sin（phi）z0=-0.21[m]z1=zz2=z0+（z1-z0）*cos（phi）+（y1-y0）*sin（phi）ENDENDENDTechnorati:

CFX,动网格

Fri,05Oct200704:

48:

00+0000

CFX：

openingtemperaturevs.statictemperature

前面一篇帖子讨论了在CFX里面应该使用什么样opening边界条件。

当时只是讨论了动量方程边界条件，没有讨论能量方程边界条件。

问题是这样的，在CFX做通风系统模拟时，环境温度是32度，流场内只有热源，没有热量损失。

根据常识，温度不可能低于32度，但是实际模拟结果却有部分区域温度低于32度。

问题是稳态的，我只算了两个迭代，在CFX-Post里面发现温度的globalrange是低于32度的。

但是在切面上很难看到那些区域温度低于32度。

使用isosurface功能可以方便的看到低温区域。

低温区域位于一个opening边界条件旁边。

检查了opening的定义后，发现温度定义为openingtemperature。

也就是说，如果空气流入时，totaltemperature是32度；如果空气流出时，statictemperature是32度。

换句话说，如果空气流入，statictemperature实际上低于32度。

空气流速越大，statictemperature越低。

这样就会造成没有热损失，温度却低于32度的情形。

在做通风系统模拟时，opening条件应该统一设成静压和静温。

Technorati:

CFX,边界条件

Thu,04Oct200705:

45:

00+0000

用CFX模拟二维问题

CFX只有3d求解器，在求解二维问题时，需要有特别的设置。

当然,Fluent有专门的2d求解器，求解速度要快得多。

二维问题可以分为平面二维（planar2D）问题和轴对称二维（axisymmetric2D）问题。

1.几何形状平面二维：

在DesignModeler里面，extrude二维sketch。

延伸的长度不重要，但是厚度要比较薄。

轴对称二维:

在DesignModeler里面，revolve二维sketch。

转动的角度部重要，1度到5度比较合适。

2.网格平面二维：

在CFX-Mesh里面，把Option->MeshingStrategy改成Extruded2DMesh，NumberofLayers=1，然后定义ExtrudedPair，Option=Translational轴对称二维：

在CFX-Mesh里面，把Option->MeshingStrategy改称Extruded2DMesh,NumberofLayers=1，然后定义ExtrudedPair，Option=Rotational，并定义轴。

生成的网格主要由锲形（prism）网格组成。

轴对称情况下，靠近轴的地方会有退化网格。

3.定义二维问题使用和三维问题类似的边界条件。

对前面和后面，定义成symmetry（对称）边界条件就可以了。

如果没有定义成对称条件的话，CFX-Solver回提示不能正确计算梯度，求解器会自动中止。

Technorati:

CFX,二维

Wed,03Oct200707:

27:

00+0000

用CFX模拟流体在不同材料里的扩散

在生物医药的应用上，有时候需要模拟药物在不同材料里的扩散。

流体本身没有流动，但是药物会从高浓度区域扩散到低浓度区域。

要求解这个问题，不需要求解速度场和对流项。

只要求解一个扩散方程。

因此自己开发程序或者用matlab可能会更适合。

用CFX可以模拟比较复杂的几何形状。

1.不求解动量方程。

Insert->Solver->ExpertParameter->ModelOver-rides，把solvefluid的选项改成f。

2.不求解湍流方程。

把湍流模型设成laminar3.不使用任何其他模型。

没有传热，多相流等。

4.定义一个Additionalvariable。

然后再domain里面激活这个additionalvariable，使用diffusivetransportequation。

并且定义该additionalvariable在里面的扩散系数。

5.定义边界条件。

在CFX里，默认情况下，CFX-Pre会对所有的domain使用同样的设定。

如果要给不同的domain设定不同的扩散系数的话，需要作一个高级设置。

Edit->Options->CFX-Pre->EnableBetaFeatures。

最后在树形目录的Simulation上点右键，选空ConstantDomainPhysics。

这样便可以给不同的区域顶以不同的扩散系数了。

当然，在做网格时，要先把domain划分好。

Technorati:

CFX,扩散

Mon,01Oct200707:

56:

00+0000

CFX：

InsufficientCatalogueSize

前面一篇帖子，介绍了CFX求解器堆栈长度不足的处理。

最近遇到一个实例，在进行瞬态计算时，CFX报告了下面的错误消息：

+——————————————————————–+|***INSUFFICIENTCATALOGUESIZE***||ACTIONREQUIRED:

Increasethefilecataloguesize.||IfthesituationpersistspleasecontacttheCFXCustomerHelpline||givingthefollowingdetails:

-||Currentcataloguesize:

50822|+——————————————————————–+这是由于CFX的存储管理系统（MemoryManagementSystem,MMS）没有分配足够的内存给所要求解的问题。

这种问题是不常见的。

有两个办法可以解决这个问题，在CFX-Pre里面用CCL控制，或者在CFX-Solver里，配置相应的参量。

它们的作用是一样的。

1.在CFX-Pre里用CCL控制在SolverControl上点右键，然后选择”EditinCommandEditor”。

在CCL里插入下面的语句：

CatalogueSizeMultiplier=1.2这句定义可以直接放在”SOLVERCONTROL”下面。

点击Process确认。

2.在CFX-Solver里配置参量如果是用命令行提交CFX，在CFX5solve命令里加上”-size-mms1.2″控制。

这个控制是让MMS请求1.2倍的内存。

根据情况不同，可以使用更大的值。

如果是用图形界面提交CFX，在solver标签下面，可以输入advancedarguments。

[...]

Sun,30Sep200705:

40:

00+0000

配置windows系统CFX并行计算

最近被问到怎么给windows系统配置CFX并行计算。

其实CFX的并行计算功能是很容易配置的。

32位windows上使用mpich，64位windows上使用mpich2。

如果已经安装了ANSYSWorkbench的话，帮助里会有一本InstallationandLicensingDocumentation。

在里面搜索mpich会看到具体的配置方法：

1.在CFX-Launcher上，Tools->CommandLine2.安装mpi2.132位系统，输入：

cfx5parallel-install-mpich-service2.264为系统，输入：

cfx5parallel-install-mpich2-service3.注册用户3.132位系统，输入：

cfx5parallel-register-mpich-user3.264位系统，输入：

cfx5parallel-register-mpich2-user4.输入用户名和密码。

个人认为这个用户名和密码并不是很重要，可以输入任意值。

如果使用分布式并行计算的话，还需要安装rsh服务和配置防火墙。

对于前者，安装帮助上的说明安装就可以了；对于后者，通常我是直接把wi