CFX12齒輪泵動網(wǎng)格要點

1、在CFX12中侵入式實體實例-齒輪泵（本例來源CFX12的幫助文件）名稱：利用侵入式實體對齒輪泵進(jìn)行流體動力學(xué)仿真模擬說明：侵入式實體是 CFX12中新增加的功能，利用該方法，可 以不用進(jìn)行幾何重構(gòu)和網(wǎng)格重新劃分而獲得將單個連續(xù)流體域 分割成多個不連續(xù)流體域的流體仿真結(jié)果；而在以前的流體分 析中，一般要求計算的流體域是連續(xù)的，即流體計算需要計算 連續(xù)性方程。F面開始我的學(xué)習(xí)之旅!目錄1、本例的特征說明 32、求解問題的總體簡述 43、開始之前的準(zhǔn)備 64、啟動 CFX-Pre 75、在CFX-Pre模塊中進(jìn)行問題的定義 86、導(dǎo)入網(wǎng)格 97、生成定義時間步長和總體計算時間的 CEL表達(dá)式 10

2、&設(shè)定分析類型 119、生成計算流體域 1210、生成流體域界面 1511、生成邊界條件 1712、設(shè)定求解控制 1813、設(shè)定輸出控制 1914、寫出CFX求解的*def定義文件 2015、利用CFX-Solver求解器獲得模擬計算結(jié)果 2116、在CFX-POST模塊中進(jìn)行后處理 221、本例的特征說明在本例中，將會學(xué)習(xí)到如下內(nèi)容：設(shè)定一個侵入式實體域應(yīng)用一個“考慮旋轉(zhuǎn)”的墻邊界條件利用CEL表達(dá)式監(jiān)視求解過程的執(zhí)行在CFX-POS中生成XY坐標(biāo)的瞬態(tài)圖表生成一個結(jié)果動畫Comp onentFeatureDetailsCFX-PreUser ModeGe neral ModeDoma in

3、 TypeImmersed SolidFluid Domai nAn alysis TypeTran sie ntFluid TypeCon ti nu ous FluidBoun dary Con diti onsInlet Boun daryOutlet Boun daryDomai n In terfaceFluid FluidCFD-PostChartsMass Flow RatePressure Differe neeAni matio nVelocity VectorMovie2、求解問題的總體簡述在本例中，你將模擬如下圖的一個齒輪泵。利用CFX中的侵入式實體功能對于流過流體的齒輪

4、泵進(jìn)行模擬計算。InlH Channellimei RofoiOiltierSmfdce of Omer Rotor奇 tevs7F V2CHitlel ChaiibelInlet入口Inlet cha nnel進(jìn)口通道Surface of outer rotor外轉(zhuǎn)子的表面Outlet cha nnel出口通道Outlet出口Inner rotor內(nèi)轉(zhuǎn)子在入口處有相對總體壓力10 Psi，在出口處靜態(tài)壓力為參考壓力。在齒 輪泵內(nèi)部，齒輪轉(zhuǎn)速7 rps ,齒輪泵外部轉(zhuǎn)速6 rps，流體所在的區(qū)域直徑 約 7.3 cm。1對于泵內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的齒輪，利用侵入式實體進(jìn)行模型設(shè)定，對于泵內(nèi)的 流體利用旋轉(zhuǎn)

5、流體域進(jìn)行模型設(shè)定，2而對于入口和出口的流體通道設(shè)定為靜態(tài)域。3對于本齒輪泵外部的靜態(tài)泵殼采用“考慮旋轉(zhuǎn)”的墻體邊界條件，在 與入口和出口流體通道非重疊的部分，位于正Z軸方向；4對于泵外殼上的齒輪上表面，設(shè)定為旋轉(zhuǎn)墻，在與入口和出口流體腔 體的非重疊的部分，位于負(fù)Z軸方向。對于周期性的旋轉(zhuǎn)流體，需要滿足如下條件：（1）旋轉(zhuǎn)流體域的網(wǎng)格需要有周期性的旋轉(zhuǎn)，以至于看起來每個齒流過 流體之后是一樣的；（2）侵入式實體的外部邊界網(wǎng)格.應(yīng)該是周期性旋轉(zhuǎn)的，以至于看起來每 個內(nèi)部的齒流過流體之后是一樣的；（3）一個整數(shù)倍的總體時間步長應(yīng)該與單個齒流過流體的時間相對應(yīng)3、開始之前的準(zhǔn)備建議您完成之前的例子學(xué)

6、習(xí)之后再進(jìn)行本例的學(xué)習(xí)，如果這個例子是您 學(xué)習(xí)的第一個例子，請按順序參考如下部分：（1）在標(biāo)準(zhǔn)模式下設(shè)定工作目錄并啟動 CFX（2）在ANSYS Workbenc中運行CFX的例子。（3）改變顯示顏色。（4）執(zhí)行一個例子任務(wù)文件。4、啟動 CFX-Pre(1) 準(zhǔn)備工作目錄，并使用 CFX的Example目錄中的文件 ImmersedSolid.preImmersedSolid.gtm(2) 設(shè)定工作目錄，啟動CFX-P5、在CFX-Pre模塊中進(jìn)行問題的定義如果您想自動定義本例子文件，請運行 ImmersedSolid.Pre文件。如果 您想手動執(zhí)行，請按順序執(zhí)行如下步驟：(1) 在 CFX

7、-Pre 中，選擇 File-New Case ；(2) 選擇Ge neral并點擊OK(3) 選擇 File-Save Case As ；(4) 在 File Name 中輸入 ImmersedSolid.cfx ;(5) 點擊 Save。6、導(dǎo)入網(wǎng)格(1) 在 Outline 樹狀視圖中編輯 CaseOptions-General，將 AutomaticDefault Domain關(guān)閉，在后面將已導(dǎo)入網(wǎng)格的方式手動生成3個域，并點擊OK(2) 選擇File-lmport-Mesh 導(dǎo)入網(wǎng)格文件；(3) 選擇網(wǎng)格文件類型 CFX Mesh (*gtm *cfx)，并選擇工作目錄下的Immer

8、sedSolid.gtm，并點擊 Open接下來，您將生成一個表達(dá)式用于瞬態(tài)流體分析的時間步長設(shè)定。對于 單個齒，轉(zhuǎn)過一個通道需要1/42s的時間，將該時間段分解成30個部分：在主菜 單中， 選擇 Insert-Expressions，F(xiàn)unctionsandVariables-Expressi on ;（1） 在Insert Expression對話框中，輸入dt，并點擊 OK（2） 設(shè)定Definition 為（1/42）s/30，并點擊Apply生成該表達(dá)式。接著，您將生成一個表達(dá)式用于定義總體計算時間。設(shè)定總體計算時間為3個齒流過流體，從而形成周期性流動的現(xiàn)象，具體步驟如下：（1） 生

9、成一個名稱為total time的表達(dá)式；（2）設(shè)定Definition 為（3/42）s，并點擊Apply生成該表達(dá)式。8 設(shè)定分析類型將分析類型設(shè)定為瞬態(tài)，并使用之前定義好的 CEL表達(dá)式，具體設(shè)定信息見下表：(1) 在 Outline 樹中，編輯 Analysis Type ；(2) 應(yīng)用下表的設(shè)定；TabSett ingValueBasic Sett ingsExter nal Solver Coupli ng Optio nNoneAn alysis Type Optio nTran sie ntAnalysis Type Time Duration OptionTotal Time

10、Analysis Type Time Duration Total Timetotal time 國An alysis Type Time Steps Optio nTimestepsAn alysis Type Time Steps TimestepsdtAn alysis Type In itial Time Optio nAutomatic with ValueAn alysis Type In itial Time Time0 sa You first n eed to click En ter Expressi onbeside the field.(3) 點擊OK9、生成計算流體域

11、本例需要3個計算域，2個流體域以及1個侵入式實體域：生成一個侵入式實體域，步驟如下：(1) 在主菜單下選擇Insert Domain ，或點擊Domain按鈕。(2) 在Insert Domain對話框中，設(shè)定名稱為ImmersedSolid并點擊OK.(3) 應(yīng)用如下的設(shè)定：TabSett ingValueBasic Sett ingsLocati on and Type Locati onInner RotorLocati on and Type Doma in TypeImmersed SolidLocati on and Type Coordi nate FrameCoord 0Dom

12、ai n Models Doma in Moti on Optio nRotat ingDoma in Models Doma in Moti on An gular Velocity 7 rev sA-1Domain Models Domain Motion Axis Definition Optio nTwo Poi ntsDomain Models Domain Motion Axis Definition Rotati on Axis From0.00383, 0, 0Domain Models Domain Motion Axis Definition Rotatio n Axis

13、To0.00383, 0, 1(4) 點擊OK.生成一個靜態(tài)流體域，步驟如下：(1) 生成一個域，名稱為 Stati on aryFluid(2) 應(yīng)用如下的設(shè)定：TabSett ingValueBasicSett ingsLocatio n and Type Locati onChann elsLocatio n and Type Doma in TypeFluid Domai nLocatio n and Type Coord in ate FrameCoord 0Fluid and Particle DefinitionsFluid 1Fluid and Particle Definit

14、ions Fluid 1 Material Library(3)點擊OKTabSett ingValueOptio nFluid and Particle Definitions Fluid 1 MaterialWaterFluid and Particle Definitions Fluid 1 Morphology Opti onCon ti nu ous FluidDoma in Models Pressure Refere nee Pressure1 atmDoma in Models Buoya ncy Opti onNon Buoya ntDoma in Models Doma i

15、n Moti on Optio nStati onaryDoma in Models Mesh Deformati on Optio nNoneFluid ModelsHeat Tran sfer Optio nNoneTurbule nee Opti onk-Epsilo nTurbule nee Wall Fun eti onScalableCombusti on Opti onNoneThermal Radiati on Optio nNoneIn itializatio nDomain Initialization(Selected)Domain Initialization Init

16、ial Conditions Velocity TypeCartesia nDomain Initialization Initial Conditions Cartesia n Velocity Comp onents Optio nAutomatic with ValueDomain Initialization Initial Conditions Cartesia n Velocity Comp onents U0 m sA-1Domain Initialization Initial Conditions Cartesia n Velocity Comp onents V0 m sA

17、-1Domain Initialization Initial Conditions Cartesia n Velocity Comp onents W0 m sA-1Domain Initialization Initial Conditions Static Pressure Optio nAutomatic with ValueDomain Initialization Initial Conditions Static Pressure Relative Pressure0 PaDomain Initialization Initial Conditions Turbule nee O

18、pti onMedium Inten sity and Eddy Viscosity Ratio生成一個旋轉(zhuǎn)流體域，步驟如下:(1 )在 Outline 樹狀視圖中，右擊 Simulation-FlowAnalysis1-StationaryFluid 并選擇 Duplicate。(2)右擊 Simulation-Flow Analysis 1-Copy of StationaryFluid并選擇Rename(3) 將該域改名為RotatingFluid(4) 編輯 RotatingFluid(5)應(yīng)用如下的設(shè)定TabSetti ngValueLocatio n and Type Locati

19、 onGear ChamberDoma in Models Domai n Motio n Optio nRotat ingBasic Sett ingsDoma in Models Domai n Motio n An gular Velocity6 rev sA-1Domai n Models Domai n Motio n AxisCoordin ateDefinition OptionAxisDomai n Models Domai n Motio n Axis Definition Rotation AxisGlobal Z(6) 點擊OK10、生成流體域界面增加一個域界面用于連接

20、StationaryFluid和RotatingFluid 域，步驟如下：（1 ）在主菜單中點擊In sert-Doma in In terface或者點擊 DomainIn terface 按鈕。（2）接受缺省的域界面名稱并點擊 0K（3）應(yīng)用如下表格中的設(shè)置：TabSetti ngValueBasic Sett ingsIn terface TypeFluid FluidIn terface Side 1 Domai n (Filter)Stati on aryFluidIn terface Side 1 Regi on ListCha nnel SideIn terface Side 2

21、 Doma in (Filter)Rotati ngFluidIn terface Side 2 Regi on ListChamber SideIn terface Models Opti onGen eral ConnectionIn terfaceModelsFrameCha nge/Mixi ng Model Optio nTran sie ntRotorStatorIn terface Models Pitch Change Optio nNoneMesh Conn ection Method MeshConnection Opti onGGIAdditi onal In terfa

22、ceModelsMass and Mome ntum Optio nCon servativeIn terface FluxMass and Mome ntum In terface Model Optio nNone(4) 點擊OK應(yīng)用一個考慮旋轉(zhuǎn)的非滑移的墻體條件到非重疊的旋轉(zhuǎn)域的側(cè)面上，因 為該表面代表了泵的靜態(tài)外殼。(1) 編輯 Rotat in gFluid-Domai n In terface 1 Side 2若該對象未出現(xiàn)在樹狀視圖中，則在Case Optio ns-Ge neral中選擇“Show In terface Boun daries in Outli ne Tree”

23、 并點擊 OK(2) 應(yīng)用如下表格中的設(shè)定：TabSett ingValueBoun dary DetailsNono verlap Con diti ons(Selected)Nono verlapCon diti ons Mass andMome ntum Optio nNo Slip WallNono verlapCon diti ons Mass andMome ntum Wall Velocity(Selected)Nono verlapCon diti ons Mass andMome ntum Wall Velocity Optio nCoun ter Rotat ingWall

24、(3) 點擊OK應(yīng)用旋轉(zhuǎn)的非滑移墻體條件到靜態(tài)域側(cè)面的非重疊部分，因為該部分代 表了泵的外齒，并且關(guān)于Z軸轉(zhuǎn)速6rps。(1)編輯 Statio naryFluid-Domai n In terface 1 Side 1(2)應(yīng)用如下表格中的設(shè)定:TabSetti ngValueBoun daryDetailsNono verlap Con diti ons(Selected)Nono verlap Con diti ons Mass and Mome ntum Optio nNo Slip WallNono verlap Con diti ons Mass and Mome ntum Wal

25、l Velocity(Selected)Nono verlap Con diti ons Mass and Mome ntum Wall Velocity Optio nRotati ng WallNono verlap Con diti ons Mass and Mome ntum Wall Velocity An gular Velocity6 rev sA-1Nono verlap Con diti ons Mass and Mome ntum Wall Velocity Axis Defin iti on Optio nCoordin ateAxisNono verlap Con di

26、ti ons Mass and Mome ntum Wall Velocity Axis Defin iti on Rotation AxisGlobal Z11、生成邊界條件生成入口的總體壓力10 psi邊界條件：(1 )在 Outline 樹狀視 圖中，右擊 StationaryFluid并選擇Insert-Boundary 。(2)將Name設(shè)定為in并點擊OK(3) 應(yīng)用如下表格中的設(shè)定TabSetti ngValueBasic Sett ingsBoun dary TypeIn letLocati onIn letBoun daryDetailsMass And Mome ntum

27、Opti onTotal Pressure (stable)Mass And Momentum RelativePressure10 psiFlow Direction Opti onNormalto Boun daryCon diti onTurbule nee Opti onMedium (Inten sity = 5%)(4) 點擊OK生成出口靜態(tài)壓力位參考壓力的出口邊界條件:(1)生成一個名稱為out的邊界條件在StationaryFluid域之中(2)應(yīng)用如下表格中的設(shè)定TabSetti ngValueBasic Sett ingsBoundary TypeOutletLocatio

28、 nOutletBoun dary DetailsMass And Mome ntum Optio nAverage Static PressureMass And Mome ntum Relative Pressure0 PaMass And Mome ntum Pres. Profile Ble nd0.05Pressure Averag ing Opti onAverage Over Whole Outlet(3)點擊OK12、設(shè)定求解控制(1)點擊 Solver Control按鈕(2)應(yīng)用如下表格中的設(shè)定TabSetti ngValueBasicSett ingsAdvecti on

29、 Scheme Opti onHigh Resoluti onTran sie nt Scheme Optio nSecond Order BackwardEulerTransient Scheme Timestep Initialization OptionAutomaticTurbule nee Numerics Optio nFirst OrderCon verge nee Con trol Min. Coeff. Loops1Con verge nee Con trol Max. Coeff. Loops10Con verge nee Con trol Fluid Timescale

30、Con trol Timescale Con trolCoefficie nt LoopsCon verge nee Criteria Residual TypeRMSCon verge nee Criteria Residual Target1.0 E -4(3)點擊0K（8）點擊OK13、設(shè)定輸出控制對于瞬態(tài)結(jié)果文件進(jìn)行求解輸出控制，用于記錄每個時間步長的壓力、 速度等信息：（1）點擊 Output Control 。（2）點擊Trn Results 標(biāo)簽項。（3） 在Transient Results列表項中，點擊 Add new item 按鈕，設(shè)定 Name為 Transient Results 1 ，再點擊 OK（4） 對于Transient Results 1應(yīng)用如下的設(shè)定：Sett ingValueOptio nSelected VariablesFile Compressi onDefaultOutput Variables ListPressure, Velocity, Velocity in Stn FrameOutput Boun