CFX10.0使用心得

使用帮助
1.打开，设定工作文件夹(Working Directory)
2.打开预处理窗口(CFX-Pre
3.在CFX-Pre窗口中，新建一个文件(File->New Simulation 或者点击，后缀为.cfx)，右侧的
Simulation Type默认为General，一般不用更改）
根据需要在CFX-Pre中做相应的设置，相关内容详见下文。

打开CFX-Solver(File->Write Solver File 或者点击)
说明：Operation可以选择Write Solver File的同时，打开CFX-Solver(默认值)，打开CFX-Post或者什么都不操作。

求解
后处理，打开CFX-Post
对CFX-Pre的常规设置做一个简单的介绍
1.导入网格(File->Import Mesh或者点击)，根据几何文件的格式选择相应的Mesh Format，然后打开文件。

2.新建Simulation Type(Create->Flow Objects->Simulation Type或者点击)。

(1) Steady State，定常问题，为默认值，如果是定常问题可以跳过这步。

(2) Transient，非定常问题，有以下三个选项：
a：Time Duration：计算结束的控制参数，当计算到达设定值即停止计算
b：Time Steps：时间步长
Initial Time：初始时间
：
c
3.新建Domain(Create->Flow Objects->Domain或者点击)
General Options
Basic Setting：
(1) Location：选择这个Domain所在的位置
(2) Domain Type：可以选择Fluid Domain，Solid Domain, Porous Domain
(3) Domain List：选择相应的流体，可以是CFX自带的一些常规物质，也可以选择自定义物质。

Domain Models：
Reference Pressure：设定参考压力
Buoyancy：设定是否有浮力
Domain Motion：设定参考坐标系为静止(Stationary)或者旋转(Rotating)，旋转的可以设定转速和旋转轴
Fluid Models：一般主要设置热传递和湍流模型，选择哪种模型较为合适可以参考帮助文件
说明：Domain就是域，即计算区域，通常只需要设定一个Domain。

有些搅拌的问题会用到两个域，从而可以设定不同的参考坐标系，就是通常所说的MFR(Mutiple Frames of Reference)。

4.新建Boundary Condition(Create->Flow Objects->Boundary Condition或者点击)
Basic Setting：分别设置边界条件的类型(Boundary Type)和位置(Location)。

Boundary Type有5种：Inlet，Outlet，Wall，Opening，Symmetry。

5.新建Subdomain(Create->Flow Objects->Subdomain或者点击)
Subdomain的作用是可以在Domain的某一部分或者整个Domain设置源项，例如化学反应。

6.新建Interface(Create->Flow Objects->Interface或者单击)
Interface是用来连接两个不同Domain的，所以通常只有在设置了多个Domain的时候才会需要用到Interface。

7.新建Global initialisation(Create->Flow Objects->Global initialisation或者单击)
设置初值：设置一个和真实值较为接近的初值会有利于收敛。

8.定义Solver Control(Create->Flow Objects->Solver Control或者单击)
(1)Advection Scheme可以选择High Resolution(默认值)，Upwind，Specified Blend Factor。

(2)关于如何选取时间步长Timescale ，可以参考下面的介绍（摘自CAE BEGINNER ）。

(3)Residual Target 默认为1E-4，如果要求高的话还可以提高精度。

CFX 的求解器是比较特别的，和普通教科书上的不太一样。

它使用耦合求解器(coupled solver)，并且使用求解瞬态方程的方法来求解稳态问题。

时间步长(timescale)是影响收敛的最重要的因素。

时间步长在耦合求解器里的重要性，相当于松弛因子(underrelaxation factor)在分离求解器(segregated solver)里的重要性。

打个比方，在开车时。

如果速度很慢，就会比较安全，但是需要比较长的时间才能到达目的地；如果速度很慢，就会节省时间，但是可能会不安全。

同样的，在用CFX 求解时，如果timescale 很小，收敛会很稳定，但是需要很多的迭代，速度较慢；如果timescale 很大，需要的迭代次数较少，但也可能引起求解器不稳定，甚至发散。

因此合适的timescale 对于收敛是很重要的。

通常情况下，timescale 可以根据(特征时间=特征长度/特征速度)这个公式算出来。

但是对于复杂的流场而言，直接推算出合适的时间步长还是有一定难度的，需要试出合适的timescale 。

在CFX 里，auto timescale 是让系统自动估算出timescale ，而physical timescale 是由用户直接输入timescale 。

通常情况下，系统估算出的auto timescale 过于保守，用户需要使用较大的physical timescale 。

另外，由于使用耦合求解器的缘故，CFX 一般能在100-200个迭代步内收敛。

如果在200步内还没有收敛的话，需要考虑改大timescale ，而不是让系统跑更多的迭代(例如，把最大迭代数设成1000)，这样会浪费很多宝贵的时间。

最近碰到一个室内空调系统的模拟问题，由于浮力(buoyancy)的存在，动量方程和能量方程的耦合会导致收敛困难。

使用的是CFX 。

提供了时间步长系数(Timescale factor)这个新选项，可以方便的测试不同的timescale 。

timescale factor = 10代表timescale = 10 * auto timescale 。

上面所说的空调模拟问题，我测试了timescale factor = 1、10、100三种情况。

平均残差(RMS residual)和全局不平衡(global imbalance)的曲线图附在下面。

从曲线图可以清楚地看出，使用小的时间步，收敛曲线呈波浪形，或收敛缓慢，全局不平衡较大；使用大的时间步，收敛曲线呈”之”字形上下跳动。

下面这个例子，timescale factor = 10可能较快得到收敛结果，最终我使用了timescale factor = 20。

曾经尝试修改能量方程的时间步长，但是效果不太好。

一些补充说明：
界面左侧纵向列表中的内容(例如Domain 、Subroutine 、Boundary Condition 等)可以双击修改，横向选项卡可以选择查看修改Mesh(网格)、Expression(自定义表达式)、Materials(物质)
等。

添加自
timescale factor = 1 timescale factor = 10 timescale factor = 100
定义表达式、物质、化学反应都需要在相应的选项卡中完成。

Junction Box Routine的使用
将Fortran文件(例如拷入工作文件夹中
编译，Tools->Command Editor，输入
! system ("cfx5mkext -name B ") == 0 or die;
然后按Process(B可以随意)
定义User Routine(Create->library Objects->User Routine或者单击)，名字任意，OK。

Option：选择Junction Box Routine。

Calling Name：就是调用的程序名。

如果不知道，可以打开Fortran文件，开头几行跟在SUBROUTINE 后面的那个就是Calling Name。

Library Name：编译的时候自己定义的那个名字，上面的例子就是B。

Library Path：工作文件夹的路径。

Junction Box Location：根据需要选择相应的选项。

5.一定不能忘了在Solver Control把Junction Box Routine打上勾，并且选中刚刚定义的User Routine。