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1、,CFX 案 例弯 管 流 动 实 例,弯管流动实例,几何模型网格划分CFX前处理求解过程后处理,CFX典型过程包括：,弯管流动实例,弯管流动是工程实际中常遇到的问题，结构如下图，管内流体为水，入口速度取10m/s，出口为压力出口，具体几何尺寸如图示。 本案例三维建模和网格划分采用软件ICEM。,图1 弯管尺寸图,弯管流动实例,建立模型及网格划分1.设定工作目录 启动ICEM FileChange Working Directory，选择文件存储目录,图2,弯管流动实例,2.创建Point Step1：创建Point_0，选择Geometry建点（图3），如图4示，输入X=0，Y=0，Z=0，
2、创建Point_0,Step2：创建Point_1，如图5示，输入DX=0，DY=0，DZ=5000，选择Point_0为基准创建Point_1,图5,图4,图3,弯管流动实例,Step3：采用相似的方法创建其余各点，其中创建不同点时的基准点和偏移量如下表所示,图6,弯管流动实例,3.创建Curve 选择Geometry标签栏-创建Curve按钮,Step1：创建Curve1-右击模型树ModelPoints，选择Blank Points，再选择Point_1，中键确定，此时Point_1被隐藏。 将鼠标置于主窗口Z轴坐标附近，当出现+Z时，单击中键，主窗口将显示Z轴视图。如图示，勾选Radi
3、us复选框，输入半径600， 单击圆心Point_0，然后在其附近任意点两点，得到Curve1。,图7,图8,Step2：创建Curve2，依次选择Point_0和Point_1，中键确定。,图9,弯管流动实例,Step3：创建Curve3，在Method下拉列表中选择From 3 Points，单击依次选择Point_1，Point_2，Point_3，中键确定。,Step4：创建Curve4，与Step2的方法相同，连接Point_3和Point_4创建Curve，得到下图。,4.创建Surface 选择Geometry标签-单击创建Surface按钮 Step1：创建弯管的侧面。如图所示
4、，单击Curve2为Driving curve，单击选择Curve1为Driven curve，中键确定，如下图所示。,图11,图10,弯管流动实例,Step2：采用与Step1相同的方法，依次生成剩余圆柱的侧面。,图12,Step3：创建圆柱的入口端面，在Method下拉列表中选择From Curves，单击选择Curve1，中键确定。（若生成出错，打断进口圆曲线，再生成即可。）,Step4：采用与Step3相同的方法创建弯管的出口端面。,弯管流动实例,5.创建Part 右击模型树ModelParts，选择Create Part,Step1：创建入口Part，在Part栏中输入IN，选择由C
5、urve1围成的入口面。,图13,弯管流动实例,图14,Step2：采用Step1的方法，定义弯管侧面的Part名为WALL，定义出口面的Part名为OUT。定义完成后观察几何体不同Part颜色的变化。,6.修改几何模型 因为在创建几何模型过程中使用了一些辅助的点、线、而且在生成面的过程中会生成多余的线，因此需要删除多余的点、线。 Step1：删除所有的Point。单击Geometry中删除点的标签，按键盘中的A键删除所有的Point。 Step2：删除所有的Curve。单击Geometry删除线标签中，按键盘中的A键删除所有的Curve。 Step3：删除没有几何元素的空Part。如图所示，
6、右击模型树ModelPartsGEOM，选择Delete，在弹出的对话框中单击Delete按钮确认删除。,弯管流动实例,图15,Step4：创建几何模型的拓扑结构。选择Geometry栏中创建拓扑结构按钮，保持默认设置，单击Apply按钮创建表征几何必需的Point和Curve，创建结果如图所示，Surface的显示方式为Wire Frame。,Step5：创建Body 。选择Geometry中创建Body标签，在Part栏中输入名称BODY，勾选Entire model复选框，单击Apply按钮，根据整个模型的几何拓扑创建Body。,弯管流动实例,图16,定义网格参数,1.定义全局网格参数
7、在标签栏中选择Mesh，进入定义网格全局参数的操作。 Step1:定义网格全局尺寸。如图所示，定义Scale factor为1，定义Max element为128，勾选Display复选框，查看最大允许网格单元大小。其它选项保持默认设置，单击Apply按钮确定。,弯管流动实例,图17,Step2：定义体网格全局参数。如图所示，在Mesh Type下拉列表中选择Tetra/Mixed，在Mesh Method下拉列表中选择Robust（Octree），其余保持默认设置，单击Apply按钮确定。定义体网格的类型和生成方法。,弯管流动实例,图18,图19,Step3：定义棱柱网格全局参数。如图所示，
8、在Grow law下拉列表中选择exponential，定义Initial height=2，Height ratio=1.5，Number of layers=7，单击Apply按钮确定。,2.定义Part的网格尺寸 右击模型树ModelParts，选择Part Mesh Setup。在弹出的对话框中，定义WALL的最大允许网格单元尺寸为100，并且单击Prism，即在壁面附近生成边界层棱柱网格，单击Apply按钮确定，单击Dismiss按钮退出。,3.保存几何模型FileGeometrySave Geometry As，保存当前的几何模型为Pipe.tin。,弯管流动实例,图20,4.生成
9、网格,Step1：选择标签中的Mesh，勾选Create Prism Layers复选框，其余参数保持默认设置，单击Compute按钮生成网格。生成的网格如图所示，发现在近壁面处有很好的边界层网格。,弯管流动实例,图21,图22,Step2：检查网格质量。选择Edit Mesh标签栏，选择需要检查的网格类型TETRA_4（四面体网格单元）、TRI_3（三角形网格单元）、PENTA_6(三棱柱网格单元)。在Criterion下拉列表中选择Quality，单击Apply按钮。网格质量都大于0.3，满足计算要求。Filesave project as，保存为Pipe.prj,弯管流动实例,图23,图
10、24,导出网格,Step1：output meshselect solver打开选项卡Solver Setup，如下图，在output solver中选择ANSYS CFX，单击ApplyStep2：选择output mesh write input，弹出如图所示对话框，若前期保存了.fbc文件，这里选择NO，弹出图 ，选择done，输出完成。,弯管流动实例,图25,图26,图27,CFX弯管流动计算实例,CFX模拟计算设置,CFX弯管流动计算实例,CFX Pre设置,Step 1：打开CFX18.1，出现下图界面，分别为 TurboGrid 旋转机械模块 CFX-Pre 前处理模块 CFX-
11、Solver Manager 求解模块 CFX-post 后处理模块Step2：打开CFXPre，新建FileNew case，如图，选择General。,1.新建及网格加载,图28,图29,Step 3 ：保存模拟 FileSave case保存当前模拟。注意目前CFX不接受任何中文字符，在模拟的存储路径和文件名中均不能出现中文字符和用中文输入法输入的符号。,Step 4 ：导入网格，如图，在弹出的网格加载窗口中选择后缀为.cfx5的网格文件，单击打开加载网格。,CFX弯管流动计算实例,图30,2.生成域Step 1：单击生成域按钮，并命名为pipe。Step 2：常规设置。选择位置，选择域
12、类型为Fluid Domain，流体列表中的物质选为water，其他选项为默认。Step 3：湍流模型选择k-模型，壁面函数选择Scalable选型。Step 4：单击OK，生成域。,CFX弯管流动计算实例,图31,CFX弯管流动计算实例,图33,图32,3.入口边界条件设定Step 1：单击工具栏生成边界按钮，并命名为IN。Step 2：基本设定。选择边界类型为Inlet，位置在IN。Step 3：边界详细信息。流体类型为亚声速，质量和动量选择Normal Speed，值为10m/s。Step 4：单击OK，生成进口边界。,CFX弯管流动计算实例,图35,图34,4.出口边界条件设定Step
13、 1：单击工具栏生成边界按钮，命名为OUT。Step 2：基本设定。选择边界类型为Outlet，位置在OUT。Step 3：边界详细信息。流体类型为亚声速，质量和动量选择Static Pressure，值为1atm。Step 4：单击OK，生成出口边界。,CFX弯管流动计算实例,图36,图37,5.壁面边界条件设定Step 1：单击工具栏生成边界按钮，命名为WALL。Step 2：基本设定。选择边界类型为wall，位置在WALL。Step 3：边界详细信息，本例选择无滑移壁面，详情如图。Step 4：单击OK，生成壁面边界。,CFX弯管流动计算实例,图38,图39,CFX弯管流动计算实例,6.
14、设定求解控制 Step 1：单击工具栏生成生成求解控制按钮，设置求解控制。Step 2：基本设定。求解控制中确定Advection Scheme为High Resolution，Max Iteration为200，如图，其他选项保持默认。Step 3：单击OK，生成求解控制。Step 4：单击工具栏中保存按钮，保存当前设置。,图41,图40,CFX弯管流动计算实例,7.求解 Step 1：单击工具栏求解（Define Run）按钮，写出求解文件。Step 2：保存文件。在弹出求解文件窗口设置文件名后保存写出文件，同时弹出求解器窗口如图。Step 3：开始求解。写出求解文件后，求解器将自动弹出，
15、确认求解文件和工作目录，单击Start Run按钮进行求解。Step 4：结束提示。收敛结束后自动弹出提示窗口。,图42,CFX弯管流动计算实例,图44,图43,CFX弯管流动计算实例,Step 5：查看收敛曲线。Step 6：启动后处理。单击工具栏的后处理按钮，如图。 在弹出的开始后处理窗口中单击OK按钮，进入后处理，如需要关闭求解管理器，可选择Shut down Solver Manager，如图示。,图45,图46,图47,CFX弯管流动计算实例,后处理1.创建平面创建几何图形的纵剖面Step 1：调整图形显示。在几何图形空白显示区右击鼠标，选择Predefined Camera选项，使
16、用View From +Y在以+Y方向显示图形后，可以使用鼠标中键滚轴放大或缩小几何图形，按住右键不动可以拖动图形左右移动。,CFX弯管流动计算实例,Step 2：在工具栏中单击Location按钮，选择Plane选项。Step 3：指定平面名称。在弹出的插入平面窗口，保持平面名称为Plane 1，单击OK按钮，创建平面。Step 4：平面几何设定。平面生成的详细信息窗口如图46，平面生成方法为XZ，Y轴坐标为0m，单击Apply按钮，创建平面。Step 5：平面显示。生成平面如图47示。,图49,图48,CFX弯管流动计算实例,2.生成压强云图Step 1：单击工具栏中生成云图按钮。Step
17、 2：指定云图名称。这里选择默认。Step 3：云图详细设定。云图位置为Plane 1，变量为Pressure，范围指定为Global，单击Apply生成云图，如图所示。,图51,图50,CFX弯管流动计算实例,图52 压力云图,CFX弯管流动计算实例,3.创建矢量图Step 1：取消显示。生成矢量图之前，取消压力云图显示。Step 2：单击工具栏中生成矢量按钮。Step 3：指定矢量名称。这里指定为Vector 1，单击OK键。Step 4：矢量图详细设定。矢量图位置在Plane 1，取样方法为Equally Spaced，取样点个数为100，变量为Velocity，如图52。Step 5：
18、矢量图符号设定。符号选项设定了表征矢量的符号形状和大小，默认符号形状为Line Arrow，修改符号尺寸为2，单击Apply按钮，生成矢量图，如图53。,图53,图54,图55,4.创建流线图Step 1：取消显示。生成流线图之前，取消矢量图显示。Step 2：单击工具栏中生成流线图按钮。Step 3：指定流线名称。这里指定为Streamline 1，单击OK键。Step 4：流线图详细设定。流线图位置在Plane 1，修改流线开始位置为IN，取样点个数为60，指定变量为Velocity，如图55示。Step 5：流线颜色设定。设定流线颜色选项，模式设为Use Plot Variable，指定变量为默认的Velocity，变量范围为Local，单击Apply，创建流线，如图56所示。,图56,图57,图58,谢 谢 ！,
