A Pera Global Company © PERA ChinaANSYS CFX 培训教材 第二节：物理设置（1）安世亚太科技（北京）有限公司A Pera Global Company © PERA China域n域（Domains）——流体流动和热传递被求解的空间区域如.对水里的铜加热线圈的模拟，需要流 体域和固体域如. 解决旋转运动问题，需要将转子 放到旋转域里.RotorStatorA Pera Global Company © PERA China如何创建域定义域的属性–右击domain且选择Edit–或右击Flow Analysis 1 插入一个新的domain各按钮包含不同的 需要设置的属性完成所有设置一些可选的设置A Pera Global Company © PERA China域的创建n 基本设置–Location: 只指装配网格和3D 基本网格–Domain Type: Fluid, Solid, 或者 Porous–Coordinate Frame: 所有导入的domain都需 要选择坐标系•stationary 或rotating•Coord 0为默认坐标系–流体和粒子定义: 选择参与计算的物质A Pera Global Company © PERA ChinaEx. 2: Preference= 100,000 Pa域 – 参考压力n参考压力•所有的相对压力基于参考压力Pabs = Preference + Prelative•在边界和初始条件中指定的压力是相对 于相对压力的压力•一般用于避免当局部压力差相对于绝对 压力较小的时候出现的圆整误差PressurePressureEx. 1: Preference= 0 PaPrefPrel,max=100,001 PaPrel,min=99,999 PaPrel,max=1 PaPrel,min=-1 PaPrefA Pera Global Company © PERA China域 – 浮力n浮力–在重力作用下，由于密度的差异产生浮力–当考虑buoyancy时, 基于流体密度和参考密度的差异，在动量方程中将添加一个源项SM,buoy=(ρ – ρref)g –ρref ——是参考密度. 是所有密度的参考值. 密度不等于ρref 的流体将被作用于一个或正或负的buoyancy力.•取决于大于或小于ρref–(ρ – ρref) 项取决于所计算的流体A Pera Global Company © PERA China域 – 浮力n完整的浮力模型 –直接评估密度差 –常用语模拟理想气体, 真实流体, 或多组 分流 –需要设定参考密度 •用于对domain密度进行一个近似的估值 nBoussinesq假设模型 –用于模拟密度为常数的流体 –浮力的驱动基于温度的不同 (ρ – ρref) = - ρref β(T – Tref)–需要参考温度n两种模型的选择区别在于选择不同的物质 –如，air at 25.启动Boussinesq假设模型 –如，air ideal gas .Full Buoyancy模型A Pera Global Company © PERA China域 – 浮力n浮力参考密度–浮力参考密度用于减小圆整误差–参考压力用于“偏移”计算域的工作压力, 而浮力参考密度用于“偏移”计算域的静压力• 静压求解的相对值是rrefgh, 这里的h是相对于参考点的高度• 如果rref = 流体的密度(r), 那么求解的就仅仅是静压力–绝对压力Absolute Pressure 包括静压力和参考压力Pabs = Preference + Prelative + rref g h–对非浮力流，不存在静压力A Pera Global Company © PERA China压力和浮力的例子n如图，流体通过罐子–进口30 [psi]的绝对压力–考虑浮力, 那么就会存在静水压力梯度–出口压力大概为：30 [psi] +静水压力r g hn为了精确求解小的动压改变，可以通过设置参考压 力“偏移”工作压力. 通过浮力参考密度“偏移” 静压力.30 psih~30 psi + r ghGravity, g罐内仅有一个 小 压力改变A Pera Global Company © PERA China域n运动域–可以指定域绕轴旋转–当指定了域的旋转坐标后, CFX-Solver会求解相 应的科里奥利力(Coriolis)和离心力项和旋转坐 标系下的总能方程n网格变形–用于涉及到动边界或动子域的情况–可以强制网格运动A Pera Global Company © PERA China域的类型n不同类型的域，有不同的设置内容A Pera Global Company © PERA China域的类型: 流动模型n热传递–指定热传递模型–在Heat Transfer 章详细讲解n湍流模型 –指定湍流模型–在Turbulence章详细讲解A Pera Global Company © PERA China域的类型: 流动模型化学反应和燃烧模型– CFX可以模拟化学反应和燃烧流– 只有定义相关物质以后才能使用– 这里不做详细讲解A Pera Global Company © PERA China域的类型: 流动模型辐射模型– 模拟热辐射显著的流动A Pera Global Company © PERA China域的类型: 固体域n固体域用于模拟既不包括流体或者多孔介质流的区域 (例如, 壁式热交换器)n热交换器(共轭热传递)–在Heat Transfer章讨论n辐射 –在固体区域只有Monte Carlo辐射模型可用–如果固体不透明，固体区域无辐射!n固体运动–仅仅当考虑固体域内热的水平对流时–固体运动必须相切于固体表面的任意地方 (例如, 旋转) Tubular heat exchangerA Pera Global Company © PERA ChinaImages Courtesy of Babcock and Wilcox, USA 域的类型: 多孔介质n用一个简单的域代替由于几何非常复杂，难以进行网格划分和求解的情况n不用关注几何细节，通过数值方法间接考虑他们的影响A Pera Global Company © PERA China域的类型: 多孔介质n面的多孔性–默认为各向同性n体孔隙率–流体体积与整个物理空间体积之比 (可以指定为空间的函数y)–默认, 求解速度是空塔速度. 在多空介质区, 真实的流体速度大于空塔速度空塔速度= 体孔隙率 * 真实流速 当考虑损失的时候， 需要考虑速度的类型A Pera Global Company © PERA China域的类型: 多孔介质n损失模型–各向同性: 各个方向损失相同–定向损失: 在很多情况下，在streamwise和横向有不同的损失. (例如: 多孔盘)–损失的定大小由Darcy’s定律决定•Permeability渗透性和Loss损失系数•Linear and Quadratic线性和二次方阻抗系数A Pera Global Company © PERA China材料n创建流体名称n选择物质n下拉菜单中可用的物质n可在物质库内选择A Pera Global Company © PERA China材料n右键“Materials”创建/编辑物质A Pera Global Company © PERA China多组分/多相流nANSYS CFX可以模拟混合流(多组分流)和多相流多组分流• 混合流域• 混合物取决于各组分的体分数 • 适用于组分在分子级上的混合多相流• 每个流体拥有自己的流场或所有流体分享相同的流场•组分在宏观层面上的混合，可以明显的分辨出流体间的界面创建多相流，需要指定流体的 细节及流体相之间的作用A Pera Global Company © PERA China多组分/多相流n每个组分的流体都有一套不同的物理属性nANSYS CFX-Solver对每个组分的各物理量进行平均，将 其作为多组分流的相应量n这些平均量，取决于组分的物理性质及其所占的比例n在多组分流中, 不同的流体组分分享相同的平均速度， 压力和温度场A Pera Global Company © PERA China可压缩流动模型n通过选择Ideal Gas, Real Fluid, 或一般流体(这些流体的密度是压 力的函数),这样就激活了可压缩流动模型n可以求解亚音速, 超音速和跨音速流n超音速/跨音速流问题 – 设置heat transfer选项为Total Energy – 比亚音速问题，更难以求解, 尤其激波显现出现的时候Click to load a real gas libraryA Pera Global Company © PERA China边界条件A Pera Global Company © PERA China定义边界条件n必须在流体域边界指定边界信息–指定质量流量, 动量, 能量, 等等.n定义边界条件包括:–指定边界的位置 (如, inlets, walls, symmetry)–在边界上指定信息n边界上的量取决于边界条件的类型和所采用的物理模型n怎样定义边界条件–不合理的边界条件的定义对求解有显著的影响A Pera Global Company © PERA China可用的边界条件类型nInlet –Velocity Components-Static Temperature (Heat Transfer) –Normal Speed-Total Temperature (Heat Transfer) –Mass Flow Rate-Total Enthalpy (Heat Transfer) –Total Pressure (stable)-Relative Static Pressure (Supersonic) –Static Pressure-Inlet Turbulent conditionsnOutlet –Average Static Pressure-Normal Speed –Velocity Components-Mass Flow Rate –Static PressurenOpening –Opening Pressure and Dirn-Opening Temperature (Heat Transfer) –Entrainment-Opening Static Temperature (Heat Transfer) –Static Pressure and Direction -Inflow Turbulent conditions –Velocity ComponentsnWall –No Slip / Free Slip-Adiabatic (Heat Transfer) –Roughness Parameters-Fixed Temperature (Heat Transfer) –Heat Flux (Heat Transfer)-Heat Transfer Coefficient (Heat Transfer) –Wall Velocity (for tangential motion only)nSymmetry –No details (only specify region which corresponds to the symmetry planeInletOpeningOutletWallSymmetryA Pera Global Company © PERA Chinan 右键插入怎样创建边界条件After completing the boundary condition, it appears in the Outline tree below its。