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1、CFX13CFX13瞬态模拟瞬态模拟Version 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #00244513-2CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary稳态模拟稳态模拟，即流场不随时间变化有时即使网格质量和时间步选择得很好，稳态模拟也不能得到收敛解如果稳态模拟的残差图出现振荡，一个好的测试方法是按一定的比例减小或增大时间步如果残差图随着时间步表现为周期性的振荡，那这很可能是因为数值效应如果残差图周期性相同,那很可能是瞬态效应Version 1.33/23/2007 2007 ANSYS, I
2、nc. All rights reserved.Inventory #00244513-3CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary为什么瞬态模拟?当事物随时间变化，此时就需要瞬态模拟，例如:油箱加注-污染物扩散脉动边界条件 -旋涡脱落振动流-回流区浮力驱动流瞬态模拟需要为求解器输入实际时间来决定求解的时间间隔t = 1 secondst = 2 secondst = 3 secondst = 4 secondsInstant in timeSteady StateTransientVersion 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All righ
3、ts reserved.Inventory #00244513-4CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary20如何设定瞬态模拟?Timesteps = 2 sInitial Time = 0 sTotal Time = 20 s or Maximum Number of Timesteps = 10Coefficient Loops = 5Transient Results Time Interval = 5 s2468 10 12 14 16 18Time (seconds)5 coefficient Loops瞬态问题通常通过求解很多离散时间点上的稳态结果来实现Ver
4、sion 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #00244513-5CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary如何设定瞬态问题类似稳态问题设定，此外:1. Simulation 模拟类型面板 (默认稳态)2. 边界条件 (可选)3. 初始化4. 求解控制5. 输出控制Version 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #00244513-6CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary如何设定
5、瞬态问题1. Simulation TypeVersion 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #00244513-7CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary如何设定瞬态问题1. Simulation TypeTime DurationTotal TimeTime Per RunMaximum Number of Timesteps 需要执行的时间步数。当重新启动瞬态计算，记及先前迭代的时间步数Number of Timesteps per Run和 Maximum Number of T
6、imesteps类似，类似，当重新启动瞬态计算，不记及先前迭代的时间步数Version 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #00244513-8CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary如何设定瞬态问题1. Simulation TypeTime StepsTimesteps例1: 0.001 s例2: 0.001s, 0.002 s, 0.002 s, 0.003 s例3: 5*0.001, 10*0.05, 20*0.06 sTimesteps for the RunAdaptive时
7、间步发生变化以满足指定的收敛标准Version 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #00244513-9CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary如何设定瞬态问题2. 边界条件如果需要, 使用时间函数表达式代替常量边界条件速度, 质量流, 压力等可表示为函数入口的流体温度、浓度等可表示为函数壁面的温度、壁面的通量等可表示为函数Version 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #00244513-10CFX
8、 11.0ANSYS, Inc. Proprietary如何设定瞬态问题3. 初场瞬态的计算以稳态计算结果为初场有很多的好处：如果瞬态计算以初始估算值作为初场，瞬态结果会花费一些时间后才能稳定下来最初的瞬态输出结果可能不精确最初的迭代需要较小的时间步以避免求解器开始的运行困难如果需要从初始估算值计算, 自动估算永远不可用用户必须输入初值Automatic with Value 建议使用2468 10 12 14 16Time (seconds)Version 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #0024451
9、3-11CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary 瞬态项离散格式：定义了瞬态项离散方法 ANSYS CFX 应用两种隐式时间步方法 First Order Backward Euler (1st order accurate)Second Order Backward Euler (2nd order accurate)一阶迎风后插方法可类比于对流项 迎风差分方法，具有同样的数值扩散误差。对初始计算非常有用，但不建议作为最终结果，除非是湍流方程二阶迎风后插方法可类比于二阶对流项格式，这是ANSYS CFX默认的方法，推荐用于绝大多数瞬态计算湍流方程的瞬态项保持为一阶精度。
10、瞬态体积分数方程采用有界的二阶精度格式,类似为对流项高级精度格式（High Resolution）如何设定瞬态问题如何设定瞬态问题4. 4. 求解控制求解控制Version 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #00244513-12CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary如何设定瞬态问题4. 求解控制用户需要输入最大系数循环： Max. Coeff. Loops对于合理的时间步，建议35对于选择较好的系数循环数，在给定的时间步，外循环迭代能接近收敛如果特定时间瞬间，收敛不满足指定的标准，
11、此时应减小时间步，而不是增大系数循环Version 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #00244513-13CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary如何设定瞬态问题5. 输出控制瞬态结果用于瞬态后处理模拟 (ie: 动画)选项StandardFile Compression:None, Default, Best Speed Least Compression, Low Speed Most CompressionSelected Variables结果含选定的变量但无网格 (包含网格
12、可选)Smallest写入最小的 .trn文件，还可用于重新计算的初始文件Version 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #00244513-14CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary如何设定瞬态问题5. 输出控制瞬态统计用于生成求解变量的运行统计 选项:Minimum-MaximumArithmetic Average-RMSStandard Deviation-FullOutput Variables List Start/Stop 迭代列表允许求解统计的重启动Version 1
13、.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #00244513-15CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary求解器输出区别于稳态输出，每次迭代都包含系数循环输出用户可通过监控RMS和MAX残差获得合理的收敛解如果上一系数循环步内未能满足收敛的判据，应考虑减少时间步= TIME STEP = 52 SIMULATION TIME = 5.00E-03 CPU SECONDS = 1.57E+03 (THIS RUN: 2 5.00E-03 1.57E+03) - COEFFICIENT LOOP IT
14、ERATION = 1 - | Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution | +-+-+-+-+-+ | U-Mom-manifold | 1.08 | 1.4E-04 | 1.7E-03 | 9.5E-02 OK| | V-Mom-manifold | 4.25 | 9.6E-04 | 1.8E-02 | 1.2E-02 OK| | W-Mom-manifold | 0.88 | 1.0E-04 | 2.2E-03 | 6.6E-02 OK| | P-Mass-manifold | 4.88 | 2.3E-04 | 9.7E-
15、03 | 9.7 2.1E-02 OK| - COEFFICIENT LOOP ITERATION = 2 CPU SECONDS = 1.86E+03 - | Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution | +-+-+-+-+-+ | U-Mom-manifold | 1.35 | 1.9E-04 | 3.0E-03 | 4.7E-02 OK| | V-Mom-manifold | 0.29 | 2.8E-04 | 4.3E-03 | 3.1E-02 OK| | W-Mom-manifold | 1.79 | 1.8E-04 | 5.0E-03 | 4.3E-02 OK| | P-Mass-manifold | 0.13 | 3.0E-05 | 8.6E-04 | 9.7 6.5E-02 OK| +-+-+-+-+-+ -Version 1.33/23/2007 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #00244513-16CFX 11.0ANSYS, Inc. Proprietary瞬态模拟常用于单个的求解结果文件不足以捕捉随时间变化的行为注意结束结束
