CFX总结
张永立 编写
2009年
目录
目 录
CFX的安装 ...................................................................................................................................... 1 CFX前处理 ...................................................................................................................................... 1
1. 旋转机械的几种级间模式 ....................................................................................... 1 2. 旋转机械Pitch Ratio的介绍 ................................................................................... 1 3. 旋转机械的时间步长设置 ....................................................................................... 1 4. 关于给压差计算流量的测试结果（CFX11.0与Fluent6.3.26比较） ................. 2 5. CFX火灾喷淋仿真方法 .......................................................................................... 2 6. CFX-Pre中的Domain Interface的设置说明(V12.1) ............................................. 4 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？ .......................... 4
CFX求解器 ...................................................................................................................................... 4
1. 计算时出错：“Insufficient Catalogue Size”如何解决？ ...................................... 4 2. CFX并行分区算法 .................................................................................................. 5 3. CFX如何命令实现用结果文件作为新的求解初始场？ ...................................... 5 4. 关于CFX并行的几个问题？ ................................................................................. 6 5. CFX并行模式： ...................................................................................................... 6 6. ke和SST两个模型计算阻力测试？ ..................................................................... 6 7. CFX进行各向异性材料换热的实现方法？【总部回复】 .................................. 6 8. CFX提交求解出错？ .............................................................................................. 9
CFX后处理 .................................................................................................................................... 10
1. 如何在CFX-Post中求温度或密度等Scalar的梯度？ ....................................... 10 2. CFX如何求得换热系数的？ ................................................................................ 10 3. 在CFD-Post中如何显示周向速度和径向速度分量？ ....................................... 10 4. 如何创建任意形状的切面（平面或曲面） ......................................................... 10
CFX并行 ........................................................................................................................................ 10
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正文
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：Rotational Offset和Transformation Type. 对于Rotational Offset,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Transformation Type，当pitch ratio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：Pressure Profile Decay , 这是为了避免交界面求解的不稳定性,一般设为0.05。
Same Frame With Frozen Rotor 或Same Frame With Stage：
适用于坐标系没有改变，而存在pitch change（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“pitch change”和“shape change”的影响。 Transient Rotor-Stator：
真实考虑瞬态效应的模型，计算量最大。有参数Transformation Type可供设置（祥见FrozenRotor中的介绍）。
2. 旋转机械Pitch Ratio的介绍
有三种选择：Automatic/Value/Specified Pitch Angles. 其中Automatic自动处理；Value是给定Pitch ratio的值；Specified Pitch Angles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
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正文
=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 CFX1 边界设置 (参考压力=1atm) 不可压空气： 入口总压=0Pa，出口静压=-8000Pa 计算结果 入口总压=-1.0Pa， 入口静压=-4085Pa， 出口静压=-8001.7Pa， 质量流量=0.0308kg/s 入口总压=-1.7Pa， 入口静压=-3938Pa， 出口静压=-8001.9Pa， 质量流量=0.0294kg/s 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 入口总压=0Pa， 入口静压=-3845Pa， 出口静压=-8000Pa， 质量流量=0.02925kg/s 入口总压=-170Pa， 入口静压=-3923Pa， 出口静压=-8000Pa， 质量流量=0.02889kg/s CFX2 (参考压力=1atm，298K) 理想空气： 入口总压=0Pa，出口静压=-8000Pa CFX3 (参考压力=1atm，298K) 理想空气： 入口总压=-170Pa，出口静压=-8000Pa Fluent2 (参考压力=1atm，298K) 理想空气： 入口总压=0Pa，出口静压=-8000Pa Fluent3 (参考压力=1atm，298K) 理想空气： 入口总压=-170Pa，出口静压=-8000Pa
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）
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正文
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“Homogeneous Binary Mixture”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“Antonie Equation”的形式，这样在定义“Fluid Pairs”时应用“Liquid Evaporation Model”模型。 参考下面的图片：
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正文
6. CFX-Pre中的Domain Interface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：
Interface Model Option ：Translational Periodicity
Interface Model Option ：Rotational Periodicity
Interface Model Option ：General Periodicity
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
1. 计算时出错：“Insufficient Catalogue Size”如何解决？
答：From the Solver Manager, edit your definition file (Tools/Edit Definition File) and add the Catalogue Size Multiplier parameter within the FLOW/SOLVER CONTROL section. Use a real value, like 1.2 or higher until the solver manages.
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正文
(答案来源于：www.cfd-online.com)
2. 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（Independent Partitioning）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“Coupled Partitioning”。此方法需要较多内存。 2> Recursive Coordinate Bisecton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> Optimized Recursive Coordinate Bisection算法： 此算法类似Recursive Coordinate Bisection算法，但允许在任一方向上分区。 4> User Defined Direction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> Junction Box算法： 通过CCL语言，来实现用户指定自己的分区算法。
3. 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 -def test.def -initial test_001.res
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4. 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。
5. CFX并行模式：
1> series:单CPU。
2> PVM Local Parallel：PVM即Parallel Virtual Machine. 支持异构系统。
3> PVM Distributed Parallel:多机PVM。
4> MPICH Local Parallel for Windows：MPICH(message-passing libraries)：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> MPICH Distributed Parallel for Windows: 多机Windows系统MPICH。 6> RSH服务：Remote Shell Service。
6. ke和SST两个模型计算阻力测试？
管形（介质：水） 直管d=2cm/L=100cm 直管d=2cm/L=100cm 波纹管？
湍流模型 ke SST 流速 0.5m/s 0.5m/s 阻力 0.053N 0.053N 压差 174Pa 174Pa 7. CFX进行各向异性材料换热的实现方法？【总部回复】
Hi Zhenya-
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正文
The CFX solver supports orthotropic thermal conductivity. It is a hidden beta feature which means that you need to set it up by editing the CCL outside of CFX-Pre.
To do this, set up your simulation and write out a definition file with the thermal conductivity for the material of interest set to a constant value.
1. You will then extract the ccl content from the definition file to a text file using the folloiwng command which you can
execute from the CFX command prompt (CFX Launcher/Tools/Command Line). Suppose that your definition file is named test.def. You would type the following command :
cfx5cmds -read -def test.def -text test.ccl
You will then have a text file called test.ccl with the problem setup information.
2. You then edit the test.ccl file and replace, for the material of interest.
THERMAL CONDUCTIVITY:
Option = Value
Thermal Conductivity = 12.0 [W m^-1 K^-1]
END
with:
THERMAL CONDUCTIVITY:
Option = Orthotropic Cartesian Components
Thermal Conductivity X Component = 1 [W m^-1 K^-1]
Thermal Conductivity Y Component = 2 [W m^-1 K^-1]
Thermal Conductivity Z Component = 3 [W m^-1 K^-1]
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正文
END
I used 1,2,3 for convenience.
This is for the Cartesian Components, if you prefer to use Cylindrical Components, use the following text to replace the old one:
THERMAL CONDUCTIVITY:
Option = Orthotropic Cylindrical Components
Thermal Conductivity Axial Component = 1 [W m^-1 K^-1]
Thermal Conductivity Theta Component = 2 [W m^-1 K^-1]
Thermal Conductivity r Component = 3 [W m^-1 K^-1]
AXIS DEFINITION:
Option = Coordinate Axis
Rotation Axis = Coord 0.1
END
END
Where Coord 0.1 is the global X axis, so global Y and Z axis will be Coord 0.2 and Coord 0.3, respectively.
3. You then write the modified test.ccl back to the definition file using the following command:
cfx5cmds -write -def test.def -txt test.ccl
4. You will see in your subsequent output file (when running the case)
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正文
that the orthotropic values are there. --
C. Kurt Svihla, Ph.D.
Senior Technical Services Engineer ANSYS, Inc. Southpointe
275 Technology Drive Canonsburg PA 15317 Tel: (724)514-3600 Fax: (724)514-5096 www.ansys.com
8. 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？
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正文
CFX后处理
1. 如何在CFX-Post中求温度或密度等Scalar的梯度？
2. 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。
3. 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。
In cfx post go to turbo mode then define your rotation axis next click calculate velocity components.now you can plot the variables you need.
4. 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“User Surface”方法创建，选择“From File”方法！把此*.csv文件读入即可。
CFX并行
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