CFX培训教材03求解器设置..
ANSYS CFX 14 0超级学习手册
4.4 ANSYS ICEM CFD实例分析
4.4.1启动ICEM CFD并建立分析项目 4.4.2几何模型导入 4.4.3模型建立 4.4.4生成网格 4.4.5网格检查及编辑 4.4.6网格输出与保存
1
5.1新项目创 建与网格导入
2
5.2库设定
3
5.3计算域设 定
4
5.4边界条件 设定
5
5.5初始条件 设定
5.7输出文件和监 控设定
5.6求解器设定
本章小结
5.1新项目创建与网格导入
5.1.1工程项目新建 5.1.2网格导入 5.1.3项目保存
5.3计算域设定
5.3.1计算域创建 5.3.2计算域设定
5.4边界条件设定
5.4.1插入边界条件 5.4.2边界条件类型
6.1激活求解管理器 6.2模拟计算的定义
13.1多孔介质
13.2催化转换器分 析
13.3多孔介质催化 层分析
本章小结
13.1多孔介质
13.1.1多孔介质定义及特点 13.1.2 CFX多孔介质 13.1.3多孔介质分析流程
目录分析
1
1.1流体力学 基础
2
1.2流体力学 控制方程
3
1.3流体力学 数值计算基础
4 1.4 CFD软件
结构及常用的 CFD软件
5
本章小结
1.1流体力学基础
1.1.1流体及其基本特性 1.1.2流体运动的分类和描述方法
1.2流体力学控制方程
1.2.1物质导数 1.2.2连续性方程 1.2.3 N-S方程
10.4室内温度的计算
10.4.1问题描述 10.4.2分析过程 10.4.3启动WorkBench并建立分析项目 10.4.4导入通风管道网格文件 10.4.5设置计算模型 10.4.6通风管道边界条件设置 10.4.7通风管道输出控制的设定 10.4.8插入监测点 10.4.9通风管道计算求解
cfx边界条件 迭代步数
cfx边界条件迭代步数1.引言1.1 概述在CFX边界条件和迭代步数的研究中,合理设置边界条件和优化迭代步数是非常重要的。
CFX边界条件是指在CFX求解过程中施加在边界上的条件,用于模拟真实情况下的边界特性。
它们直接影响计算结果的准确性和可靠性。
在CFX软件中,有多种常见的边界条件类型可供选择,如壁面边界条件、入口边界条件和出口边界条件等。
迭代步数则是指在CFX求解过程中进行迭代计算的次数。
迭代步数的设置直接影响到收敛的速度和计算结果的精度。
对于复杂的流动问题,迭代步数的选择是一个相当重要的问题。
合适的迭代步数设置可以提高计算效率,加快求解速度,并确保得到准确的计算结果。
在CFX求解过程中,正确设置边界条件是保证模拟结果可靠性的关键。
不同类型的边界条件对流场的影响是不同的,因此需要根据具体的问题和模拟要求来选择适当的边界条件。
在模拟过程中,需要特别注意边界条件的设置是否与实际情况相符,以确保模拟结果的合理性和准确性。
迭代步数的选择直接关系到CFX求解过程的准确性和效率。
一方面,较多的迭代步数可以提高计算的精度,但也会增加计算时间。
另一方面,过少的迭代步数可能导致收敛困难,甚至无法得到准确的计算结果。
因此,在实际应用中,我们需要根据具体问题的复杂程度和计算资源的限制来选择合适的迭代步数。
综上所述,CFX边界条件和迭代步数的设置对于CFX求解过程的准确性和效率具有重要影响。
正确合理地设置边界条件和优化迭代步数,可以保证计算结果的准确性和可靠性,并提高计算效率。
因此,在CFX求解过程中,我们必须重视边界条件和迭代步数的选择,并根据实际情况进行调优,以获得最佳的计算结果。
1.2文章结构文章结构是指文章的组织框架和逻辑顺序。
一个良好的文章结构能够提高文章的可读性和逻辑性,使读者能够更好地理解文章的内容和观点。
本文将按照以下结构进行撰写:1. 引言1.1 概述- 简要介绍CFX边界条件和迭代步数的概念,引起读者对这两个主题的关注。
优选CFX培训教材物理设置
Solid heater with Energy source term
Dispersion of an Additional Variable from a Point Source
3D Sources – 子域
点击右键Domain > Insert > Subdomain,添加 Subdomain
Transient
Source
Convection Conduction Viscous work
提供求解变量的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ个源(或者汇), 例如.
– 添加到能力输运方程的源,代表一个热源 – 源/汇添加到动量方程,代表添加/移除系统中的一个效果. 如,泵 /透平机械
经常将源项当做“黑匣子”使用
– 产生源项的过程不需要模拟
Change 适用于旋转域情况. 以后将讨论
网格粘接方法
1:1 – 仅仅用于在Side 1 和Side 2 的网格节点完全匹配 – 对Fluid – Solid 和 Solid – Solid interfaces,不推荐使用
GGI – 两个side处的网格节点不完全匹配 – 两个side处的网格长度尺度尽量相同 – 通过Interface的量守恒 – 如果连接区域的尺寸与另一个不相同,连接区域将自动的捕捉重叠面 作为Interface(最好完全重叠) – 两个Interface之间可能有小的间隙或者相互浸入的情况下也可能进行 GGI连接 • 间隙应该相对于小于网格长度尺度 – 求解时, GGI连接方式比 1:1连接方式需要更多的内存和CPU
• 例如. 用源项的方法,取代真实的fan效果
3D, 2D & 1D Sources
可以在3D, 2D 或 1D处添加源 创建3D 的sub domain 可以指定一
CFX培训——软件介绍
●代数雷诺应力模型 ●微分雷诺应力模型 ●微分雷诺通量模型 ●SST(Shear Stress Transport )模型 ●大涡模型 化学反应动力学 多孔介质 多组分流体 多相流分析 燃烧分析 自由表面 传热 ●粘性加热 ● 对流 ● 传导 ● 辐射传热
-Surface-to-Surface 法 -Gibbs 法 ●流固耦合传热 ■ 数值方法 ●基于有限元的有限体积方法 ●有限体积法 ● 全隐式的耦合算法 ●SIMPLE 和PISO 耦合算法 ●线性的或二阶时间差分 -混合差分 -迎风格式 -高阶迎风格式 -QUICK 格式 -CONDIF 格式 -TVD/MUSCL 格式 -CCCT 格式
产品特色:CFX
精确性,快速收敛性 强大的后处理 SPECIAL FEATURES
优秀的GUI WorkBench集成 多层次二次开发
双向耦合求解
产品特色一
精确性
� 独有的有限元和有限体积法优点的结合 � 先进的湍流模型:SST 模型、大涡模型、转捩模型… � CFD界首创的以高精度格式直接收敛的商业软件
谢 谢
欢迎访问
强大的后处理功能CFX-POST
产品特色四
BladeModeler TurboGrid Turb转机械解决方案 TURBO SYSTEM
CFX Solver TurboPost Structural Extensions Mechanical Analysis
产品特色五
精准的分离模拟
应用案例:能源动力(1)
• • • • • • 美国公用事业部 200Mw前后墙燃煤锅炉 4排共24个燃烧器 6个燃烬风口 OFA 网格:312,000 单元 7 种工况
试验 4.2 2175 2358 250 2.5 模拟 8.6 2155 2388 234 2.72
CFX13_04_解算器设置讲解
•
•
In some cases a poor initial guess may cause the solver to fail during the first few iterations
The initial values can be set in 3 ways: 1. Solver automatically calculates the initial values 2. Initial values are entered by the user 3. Initial values are obtained from a previous solution Initial values can be set on a per-domain basis or globally for all domains
Initialization – Using a Previous Solution
• To use a previous solution as the initial guess enable the Initial Values Specification toggle when launching the Solver
– You can provide multiple initial values files
• When simulating a system you can provide previous solutions for each component of the system as the initial guess • Usually each file would correspond to a separate region of space • It is best if domains in the Solver Input File do not overlap with multiple initial values files
CFX的流场精确数值模拟教程
基于CFX的离心泵内部流场数值模拟基于CFX的离心泵内部流场数值模拟随着计算流体力学和计算机技术的快速发展,泵内部的流动特征成为热点研究方向,目前应用CFX 软件的科研人员还较少,所以将CFX使用的基本过程加以整理供初学者参考。
如有不对之处敬请指教。
一、 CFX数值计算的完整流程二、基于ICEM CFD的离心泵网格划分2.1 导入几何模型2.2 修整模型2.3 创建实体2.4 创建PRAT2.5 设置全局参数2.6 划分网格2.7 检查网格质量并光顺网格2.8 导出网格-选择求解器2.9 导出网格三、CFX-Pre 设置过程3.1 基本步骤3.2 新建文件3.3 导入网格3.4 定义模拟类型3.5 创建计算域3.6 指定边界条件3.7 建立交界面3.8 定义求解控制3.9 定义输出控制3.10 写求解器输入文件3.11 定义运行3.12 计算过程四、 CFX-Post后处理4.1 计算泵的扬程和效率4.2 云图4.3 矢量图4.4 流线图2.1 导入几何模型在ICEM CFD软件界面内,单击File→Imort Geometry→STEP/IGES(一般将离心泵装配文件保存成STEP格式),将离心泵造型导入ICEM,如图3所示。
图3 导入几何模型界面2.2 修整模型单击Geometry→Repair Geometry→Build Topology,设置Tolerence,然后单击Apply,如图4所示。
拓扑分析后生成的曲线颜色指示邻近表面的关系:green = 自由边, yellow = 单边,red = 双边, blue =多边,线条颜色显示的开/关Model tree →Geometry → Curves → Color by count,Red curves 表示面之间的间隙在容差之内, 这是需要的物理模型,Yellow edges 通常是一些需要修补的几何。
图4 修整模型界面2-3 创建实体单击Geometry→Creade Body,详细过程如图5所示。
CFX12_04_Solver_C
Initial Guess 50 iterations 100 iterations 150 iterations Final Solution
ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.
– 如果时间步太小,收敛速度将降低, 如果时间步太小,收敛速度将降低, 时间代价较大
ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.
4-15
April 28, 2009 Inventory #002598
Solver Settings
Solver Settings
初始化
• • • •
Training Manual
迭代求解的过程需要在计算前对所有的求解变量指定一个初始值
合理的初值可以减少求解时间
在个别情况下, 在个别情况下,不合理的初值可能在计算开始的几步就导致求解失败
设置初值的3个方法 设置初值的 个方法: 个方法
1. 求解器自动计算初值 2. 手动输入初值 3. 以计算结果作为初值
Training Manual
Unsteady
Advection
Diffusion
Generation
• 三种可供选择的格式:High Resolution, 三种可供选择的格式: Upwind 和 Specified Blend
– 后续将有讨论
• 默认的High Resolution格式,一般不作修改 默认的 格式, 格式
φip = φ up + β ∇φ ⋅ ∆r
– 这里 ∇φ 是变量梯度,∆r 是上游节点到插值节点的矢量 是变量梯度, – 换言之 ip 点的值等于 上游的值 一基于梯度的修正 换言之, 点的值等于up上游的值 上游的值+一基于梯度的修正 – 0<β<1… 0<β<1 β<1
CFX介绍ppt
01什么是CFX02 CFX 的发展历史03 CFX的工作流程04 CFX强大的应用•CFX隶属于CFD软件。
CFD软件(Computational Fluid Dynamics),即计算流体动力学, 简称CFD。
CFD是近代流体力学,数值数学和计算机科学结合的产物,是一门具有强大生命力的边缘科学。
它以电子计算机为工具,应用各种离散化的数学方法,对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究,以解决各种实际问题。
它从基本物理定理出发,在很大程度上替代了耗资巨大的流体动力学实验设备,在科学研究和工程技术中产生巨大的影响。
是目前国际上一个强有力的研究领域, 是进行传热、传质、动量传递及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术, 广泛应用于航天设计、汽车设计、生物医学工业、化工处理工业、涡轮机设计、半导体设计、HAVC&R 等诸多工程领域,流体问题的研究是CFD中CFX 技术应用的重要领域之一。
CFX是由英国AEA公司开发,是一种实用流体工程分析工具,用于模拟流体流动、传热、多相流、化学反应、燃烧问题。
其优势在于处理流动物理现象简单而几何形状复杂的问题。
CFX采用有限元法,自动时间步长控制,SIMPLE算法,代数多网格、ICCG、Line、Stone和Block Stone解法。
并且CFX引进了各种公认的湍流模型。
例如:k-e模型,低雷诺数k-e 模型,代数雷诺应力模型,微分雷诺通量模型等。
CFX 的发展历史•英国AEA Technology 公司开发大型商业CFD软件CFX•全球第一个通过ISO9001质量认证•1995年,收购ASC公司,推出CFX-Tascflow,占据着90%以上的旋转机械CFD市场份额。
•同年,CFX成功突破了CFD算法的技术障碍,推出全隐式多网格耦合算法。
•2003年,ANSYS收购CFX软件。
•目前,CFX应用遍及石化、能源、火灾安全、冶金、环保、旋转机械、航空航天、机械、汽车、生物技术、水处理等领域,为全球6000多个用户解决了大量的实际问题。
ANSYS CFX 高性能计算配置指南
CFX并行任务提交
GUI提交: windows上:
CFX并行任务提交
CFX并行任务提交
GUI提交: Unix/Linux上:
直接进入…/ansys_inc/v120/cfx/bin下,运行./cfx5solve,界面同windows
CFX并行任务提交
命令行提交: Windows上:cfx5solve –def Benchmark.def -start-method "MPICH2 Local Parallel" part 4(单机并行) Unix/Linux上:cfx5solve -def Benchmark.def -start-method "MPICH2 Distributed Parallel" –par-dist cn01*4,cn02*4
MPI软件安装配置
Unix/Linux下: 对于以下平台,安装ansys的同时就装好了HP-MPI UNIX: hpux, hpux-ia64, osf Linux: linux, linux-amd64, linux-ia64
SGI下,各台机器上: /usr/lib/array/array.conf 中添加: array me machine localhost 例如:array default host1 host2 host3
END # SIMULATION CONTROL
MPI软件安装配置
Windows下(每个节点): 安装
<install_dir>\v121\CFX\bin\cfx5parallel -install-hpmpi-service <install_dir>\v121\CFX\bin\cfx5parallel -install-mpich2-service
CFX培训教材求解器设置
对旋转机械, 推荐时间步取1/ ( 的单位为rad/s)
对浮力驱动流, 时间步应该是基于重力, 热膨胀率, 温差和长度尺
初始化– 设置初值
初值选项为Automatic,表示CFXSolver会为求解变量计算一个初值.
– 将基于边界条件和domain的设置
初值选项为Automatic with Value,表
示CFX-Solver 以设定的值作为求解变
量的计算初值.
– 可以是常数或表达式
当以计算结果作为初值时,以上设置
求解ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ控制– 对流格式
对流项格式指在输运方程中对对流项的数 值离散方法
Unsteady
Advection
Diffusion
Generation
三种可供选择的格式:High Resolution, Upwind 和 Specified Blend
– 后续将有讨论
默认的High Resolution格式,一般不作修 改
High Resolution Scheme
求解器控制 – 湍流
湍流方程的离散格式默认的为迎风 (Upwind)格式
– 通常的应用足够
也能采用高精度的求解格式
– 对非结构化网格的边界层计算中会得到更精确 的计算结果
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收敛控制
当求解器达到最大的迭代步数以后,求解 结束
Upwind Scheme
指定混合格式,指定 b 值(0~1), (即. 介于 无修正到全修正)
– 容易出现超过或者低于实际物理值的结果
CFX培训教材03求解器设置汇总
注: 这章的重点在稳态模拟的求解器设置. 瞬态模拟的设置在后续章节.
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初始化
迭代求解的过程需要在计算前对所有的求解变量指定一个初始值 合理的初值可以减少求解时间 在个别情况下,不合理的初值可能在计算开始的几步就导致求解 失败
求解器控制 – 对流格式理论
求解数据储存在节点(nodes)上, 但是在计算控制体面上的变量流时, 会用到面上的变量值
上游节点值(fup)会被插值到控制体的面上节点 :
fip = f up + b f r
– 这里 是上游节点到插值节点的矢量 fip f = f 是变量梯度, up + b f r – 换言之, ip 点的值等于up上游的值+一基于梯度的修正
0<b<1…
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求解器控制 – 对流格式理论
fip = f up + b f r
如果b = 0 得到迎风(upwind)对流格式, 即
Flow is misaligned with mesh
Theory
1
0
无修正
– 求解收敛性较好,但仅有一阶精度 – 通常用这种方法作初步计算
ANSYS CFX 培训教材 第三节:求解器设置
安世亚太科技(北京)有限公司
A Pera Global Companization 求解器控制Solver Control
输出控制Output Control
求解器管理Solver Manager
设置初值的3个方法:
1. 求解器自动计算初值
2. 手动输入初值
CFX培训教材01简介
四边形/六面体还是三角形/四面体网格
对沿着结构方向的流动,四 边形/六面体网格和三角形/ 四面体网格相比,能用更少 的单元/节点获得高精度的结 果 – 当网格和流动方向一致, 四边形/六面体网格能减 少数值扩散 – 在创建网格阶段,四边形 /六面体网格需要花费更 多人力
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设置物理问题和求解器
Pre-Processing
3. 4. 5. 6. Geometry Mesh Physics Solver Settings
对给定的问题,你需要
– 定义材料属性
• 流体 • 固体 • 混合物
For complex problems solving a simplified or 2D problem will provide valuable experience with the models and solver settings for your problem in a short amount of time.
ANSYS CFX 培训教材 第一节:CFD简介
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什么是 CFD?
CFD是计算流体动力学(Computational fluid dynamics)的缩写,是预测流体流动、传热传 质、化学反应及其他相关物理现象的一门学科。CFD一般要通过数值方法求解以下的控制方 程组 – 质量守恒方程
– 是否有三维效应? 这些边界条件是否合适? – 计算域是否足够大? – 边界条件是否合适? – 边界值是否是合理的? 网格是否是足够的?
cfx中文教程
Version 1.33/23/2007©2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.CFX 11.0ANSYS, Inc. ProprietaryInventory #002445TOC-1CFX前处理计算域讲座3Version 1.32007 ANSYS, Inc. All rights reserved.Inventory #002445TOC-2ANSYS, Inc. Proprietary计算域只包含有此次计算中使用的的网格流体计算域固体计算域旋转计算域静态计算域Version 1.3 Inventory #002445TOC-3Version 1.3Version 1.3•在ANSYS CFX 中, 用户在开始一个模拟前,必须为这个模拟指定一个参考压力. 它代表绝对压力数据,所有的相关压力都是基于此而衡量的•参考压力是用于避免四舍五入时产生的错误,也就是说当在一个流体区域内动压的差异与绝对压力的水平可以比较的时候. (实例见下页)relativereference absolute P P P +=在定义计算域时指定在定义边界条件时指定参考压力:边界条件•在结果文件中的压力值不包含静水压的贡献, 所以静水压的数值要在结果加上参考压力的值才是实际压力的值•如果流动是考虑浮力的并且参考压力设置为0Pa,静水压的贡献就会被考虑到结构之中•对于不考虑浮力的流体来说,静水压就不存在•当边界条件和初始条件被指定时,他们的值是相对于参考压力的值,除了当系统变量P 按照绝对压力的形势在CFX表达式中被使用(CEL)多孔区域•利用这个模型可以模拟这样的流动现象,即由于几何形状过于复杂,而无法进行网格划分的情况Images Courtesy of Babcock and Wilcox, USA多孔区域•各向同性损失模型–各向同性动量损失可以用线性或是二次阻力系数来指定,或是通过使用渗透性和损失系数来指定. 这个模型适用于各向同性多孔区域。
CFX培训教材03求解器设置
– 可以是常数或表达式
当以计算结果作为初值时,以上设置
失效.
初始化 – 以计算结果为初值
启动Solver时,可以勾选一计算结 果作为流场计算的初值
– 可以提供多个初值文件
• 当模拟一个体系时,可以以体系的 每个组件的计算结果作为相应组件 的计算初值 • 通常,每个文件应该是空间分离的 • 最好求解器输入文件的domains与 多初值文件的domains不重叠
– 通常的应用足够
也能采用高精度的求解格式
– 对非结构化网格的边界层计算中会得到更精确 的计算结果
收敛控制
当求解器达到最大的迭代步数以后,求解 结束
– 达到最大求解步,但是为获得收敛结果 – 可以设较多的迭代步数
求解结束后,需要检查求解结束的原因
在稳态模拟中,需要设置流体的时间步…
求解器控制 – 时பைடு நூலகம்步
0<b<1…
求解器控制 – 对流格式理论
fip = f up + b f r
如果b = 0 得到迎风(upwind)对流格式, 即
Flow is misaligned with mesh
Theory
1
0
无修正
– 求解收敛性较好,但仅有一阶精度 – 通常用这种方法作初步计算
Upwind Scheme
指定混合格式,指定 b 值(0~1), (即. 介于 无修正到全修正)
– 容易出现超过或者低于实际物理值的结果
b=1.00
High resolution:在整个流体域中,b 值 一直保持最大
– 与物理值基本保持一致
High Resolution Scheme
求解器控制 – 湍流
cfx非定常计算后处理
cfx非定常计算后处理CFX(Computational Fluid Dynamics)是一种非定常计算后处理软件,它能够对流体力学问题进行数值模拟和分析。
在工程领域中,CFX非定常计算后处理被广泛应用于空气动力学、能源系统、化工过程等领域的研究和设计中。
CFX非定常计算后处理的主要功能是对流体流动进行模拟和分析。
它通过数值模拟方法,将流体流动问题转化为数学模型,并通过计算机进行求解。
在求解过程中,CFX非定常计算后处理会考虑流体的速度、压力、密度等因素,并根据流体的物理特性,预测流动的行为和性能。
CFX非定常计算后处理的应用领域广泛。
在航空航天领域,CFX非定常计算后处理可以用于飞机和火箭的气动设计和优化,通过模拟流体流动,预测飞行器的升力、阻力和推力等性能指标,为设计师提供依据和参考。
在能源系统领域,CFX非定常计算后处理可以用于核电站、火力发电厂等能源设备的研发和运行优化,通过模拟流体流动,预测燃烧过程的效率和稳定性,提高能源利用效率。
在化工过程领域,CFX非定常计算后处理可以用于化工设备的设计和改进,通过模拟流体流动,预测反应过程的速度和产物分布,提高化工生产的效率和质量。
CFX非定常计算后处理的使用方法相对简单。
用户只需输入流体的物理参数和初始条件,选择适当的边界条件和求解器,即可进行计算和分析。
CFX非定常计算后处理的计算过程一般分为网格生成、边界条件设置、求解器运行和结果分析四个步骤。
在网格生成阶段,用户需要根据具体问题的几何形状和流动特性,生成合适的网格结构。
在边界条件设置阶段,用户需要根据实际情况,设置流体流动的入口和出口条件,以及流体与固体边界的相互作用条件。
在求解器运行阶段,用户需要选择适当的求解算法和迭代参数,进行数值计算。
在结果分析阶段,用户可以通过CFX非定常计算后处理提供的图形界面和数据接口,对计算结果进行可视化和后处理。
CFX非定常计算后处理的优势在于其高效、准确和可靠的计算能力。
CFX13_04_解算器设置
Solver Settings
Initialization – Setting Initial Values
• Insert Global Initialisation from the toolbar or by rightclicking on Flow Analysis 1
Training Manual
• There is rarely any reason to change from the default High Resolution scheme
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4-9
Release 13.0 December 2010
• If b = 0 we get the Upwind advection scheme, i.e. no correction
– This is robust but only first order accurate – Sometimes useful for initial runs, but usually not necessary
•
Edit each Domain to set initial values on a per-domain basis
– When both are defined the domain settings take precedence Solid domain must have initial conditions set on a perdomain basis
Training Manual
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CFX培训教材03求解器设置ppt课件
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求解器控制 – 收敛标准
收敛标准用于判别求解是否收敛,以及是否停止 求解器的运行 – 假定最大的迭代步数未达到
残差是求解方程应达到的精度 – 求解的过程是从初始解逐渐逼近理论上的精 确解,但是永远不能达到精确解 – 小的残差设置=高的方程求解精 – 高的方程精确求解≠整个求解的高精度 – 取决 于方程对真实系统的描述是否合适! – 残差是表征精度高低的一个量度,其它的量 度还有: • 监测点和不平衡量
设定守恒目标(Conservation Target)= 设定 全局的非平衡量目标
% Imbalance Flux In Flux Out Maximum Flux
非平衡量表征流体域内所有量(质量, 动量, 能量)的守恒性
• 对收敛解Flux In=Flux Out • 建议在求解的过程中,设置守恒目标和/或守恒监测 • 有了守恒目标, 求解器必须在既满足残差目标,又满足守恒目标下才能停止求解 (假
– 也可以选择物理时间步或者直接给一个时间步
25
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求解器控制– 方程的分类设置
方程的分类设置(Equation Class Settings)按钮 提供一个高级的选择,用于对某些方程进行特 别的求解控制
• 通常,每个文件应该是空间分离的 • 最好求解器输入文件的domains与
多初值文件的domains不重叠
6
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求解器控制 – 编辑
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CFX13_03_计算域及边界条件设置
Training Manual
Prel,max=100,001 Pa Prel,min=99,999 Pa
Prel,max=1 Pa Prel,min=-1 Pa
Pref
Ex. 1: Preference= 0 Pa
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• The pressure solution is relative to rref g h, where h is relative to the Reference Location • If rref = the fluid density (r), then the solution becomes relative to the hydrostatic pressure, so when visualizing Pressure you only see the pressure that is driving the flow
Domains
Training Manual
• Domains are regions of space in which the equations of fluid flow or heat transfer are solved
Rotor
Stator
e.g. A simulation of a copper heating coil in water will require a fluid domain and a solid domain.
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求解结束后,需要检查求解结束的原因
在稳态模拟中,需要设置流体的时间步…
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求解器控制 – 时间步
ANSYS CFX 采用的是所谓的“伪瞬态算法”
– 时间步是完成求解的每个时间段
– 最佳时间步:取长度尺度/速度尺度的 1/3 – 对复杂物理现象的流动,超音速流动等等,在开始迭代的几步可能需要较 小的时间步
Upwind Scheme
指定混合格式,指定 b 值(0~1), (即. 介于 无修正到全修正)
– 容易出现超过或者低于实际物理值的结果
b=1.00
High resolution:在整个流体域中,b 值 一直保持最大
– 与物理值基本保持一致
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求解器控制 – 时间步 时间步在CFX的计算中,起 了非常重要的作用
– 如果时间步太大,收敛困难,甚 至会计算失败
– 如果时间步太小,收敛速度将降
低,时间代价较大
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求解器控制 – 时间步
对对流项占主导的流动,可以将流体在流体区域的驻留时间作为 时间步
设置初值的3个方法:
1. 求解器自动计算初值
2. 手动输入初值
3. 以计算结果作为初值
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初始化– 设置初值
在工具栏中点击插入Global Initialisation 或右键 Flow Analysis 1选择插入Global Initialisation
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求解器控制 – 选项
求解器控制面板——包括影响求解器 的各种控制 这些控制影响求解精度、求解稳定性 以及求解时间
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求解器控制– 对流格式对流项式指在输运方程中对对流项的数 值离散方法
初值选项为Automatic with Value,表
示CFX-Solver 以设定的值作为求解变
量的计算初值.
– 可以是常数或表达式
当以计算结果作为初值时,以上设置
失效.
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初始化 – 以计算结果为初值
启动Solver时,可以勾选一计算结 果作为流场计算的初值
编辑各个Domain,设置不 同初值
– – 当两者都定义,局部初值定义优先 固体domain必须进行处置设定
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初始化– 设置初值
初值选项为Automatic,表示CFXSolver会为求解变量计算一个初值.
– 将基于边界条件和domain的设置
注: 这章的重点在稳态模拟的求解器设置. 瞬态模拟的设置在后续章节.
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初始化
迭代求解的过程需要在计算前对所有的求解变量指定一个初始值 合理的初值可以减少求解时间 在个别情况下,不合理的初值可能在计算开始的几步就导致求解 失败
求解器控制 – 对流格式理论
求解数据储存在节点(nodes)上, 但是在计算控制体面上的变量流时, 会用到面上的变量值
上游节点值(fup)会被插值到控制体的面上节点 :
fip = f up + b f r
– 这里 是上游节点到插值节点的矢量 fip f = f 是变量梯度, up + b f r – 换言之, ip 点的值等于up上游的值+一基于梯度的修正
ANSYS CFX 培训教材 第三节:求解器设置
安世亚太科技(北京)有限公司
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概要
初始化Initialization 求解器控制Solver Control
输出控制Output Control
求解器管理Solver Manager
Unsteady
Advection
Diffusion
Generation
三种可供选择的格式:High Resolution, Upwind 和 Specified Blend
– 后续将有讨论
默认的High Resolution格式,一般不作修 改
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0<b<1…
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求解器控制 – 对流格式理论
fip = f up + b f r
如果b = 0 得到迎风(upwind)对流格式, 即
Flow is misaligned with mesh
Theory
1
0
无修正
– 求解收敛性较好,但仅有一阶精度 – 通常用这种方法作初步计算
在稳态模拟计算中,时间步提供了非线性方程的松弛因子 一个稳态的模拟是从初始值到稳态解的瞬态演变过程
– 收敛的结果与所使用的时间步无关
Initial Guess 50 iterations 100 iterations 150 iterations Final Solution
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– 可以提供多个初值文件
• 当模拟一个体系时,可以以体系的 每个组件的计算结果作为相应组件 的计算初值 • 通常,每个文件应该是空间分离的 • 最好求解器输入文件的domains与 多初值文件的domains不重叠
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求解器控制 – 编辑
High Resolution Scheme
求解器控制 – 湍流
湍流方程的离散格式默认的为迎风 (Upwind)格式
– 通常的应用足够
也能采用高精度的求解格式
– 对非结构化网格的边界层计算中会得到更精确 的计算结果
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收敛控制
当求解器达到最大的迭代步数以后,求解 结束