60-CFX总结

CFX总结
张永立编写
2009年
目录
CFX的安装 (1)
CFX前处理 (1)
1.旋转机械的几种级间模式 (1)
2.旋转机械Pitch Ratio的介绍 (1)
3.旋转机械的时间步长设置 (1)
4.关于给压差计算流量的测试结果（CFX11.0与Fluent6.3.26比较） (2)
5.CFX火灾喷淋仿真方法 (2)
6.CFX-Pre中的Domain Interface的设置说明(V12.1) (4)
7.如何在一个case中实现不同的计算域使用不同的流体介质？ (4)
CFX求解器 (4)
1.计算时出错：“Insufficient Catalogue Size”如何解决？ (4)
2.CFX并行分区算法 (5)
3.CFX如何命令实现用结果文件作为新的求解初始场？ (5)
4.关于CFX并行的几个问题？ (6)
5.CFX并行模式： (6)
6.ke和SST两个模型计算阻力测试？ (6)
7.CFX进行各向异性材料换热的实现方法？【总部回复】 (6)
8.CFX提交求解出错？ (9)
CFX后处理 (10)
1.如何在CFX-Post中求温度或密度等Scalar的梯度？ (10)
2.CFX如何求得换热系数的？ (10)
3.在CFD-Post中如何显示周向速度和径向速度分量？ (10)
4.如何创建任意形状的切面（平面或曲面） (10)
CFX并行 (10)
CFX的安装
CFX前处理
1.旋转机械的几种级间模式
FrozenRotor:
坐标系改变，但转子与定子之间的相对位置不变，相当于准稳态计算。

适合于流体速度远大于交界面位置的机械转动速度时（即转速较慢），此模型计算量最小。

此联结方式下有两个参数可以设置：Rotational Offset和Transformation Type. 对于Rotational Offset,可以用于不提前改变网格相对位置，而实现不同转子/定子相对位置下的流场计算。

对于Transformation Type，当pitch ratio不等于1或者当interface中的两个网格面不完全overlap 时，可以选择”Automatic”，当interface的两网格面完全overlap时可以选择”None”。

Stage:
多叶片通道被同时求解时，在旋转区域和静止区域之间进行物理量周向平均。

适合于流速和机械转动速度量级相当时（即转速较快），此模型计算量大于FrozenRotor，此模型型适合于多级旋转机械的计算。

推荐应用FrozenRotor获得初解，然后应用Stage获得精确解。

此联结方式下有一个参数可以设置：Pressure Pro , 这是为了避免交界面求解的不稳定性,一般设为0.05。

Same Frame With Frozen Rotor 或Same Frame With Stage：
适用于坐标系没有改变，而存在pitch change（匹配度不等于1）时。

如果此时不选择上述两选项，而选择“None”，则程序不会考虑“pitch change”和“shape change”的影响。

Transient Rotor-Stator：
真实考虑瞬态效应的模型，计算量最大。

有参数Transformation Type可供设置（祥见FrozenRotor中的介绍）。

2.旋转机械Pitch Ratio的介绍
有三种选择：Automatic/Value/Specified Pitch Angles. 其中Automatic自动处理；Value是给定Pitch ratio的值；Specified Pitch Angles是分别制定Side1和Side2的角度。

3.旋转机械的时间步长设置
对于稳态计算（FrozenRotor/Stage），时间步长=1/ω，如：转速ω=523rad/s，则时间步长
=1/523=0.002s.
对于瞬态计算（TransientRotor-Stator），时间步长≤旋转机械走过1个pitch所用时间的1/10，比如：转速ω=523rad/s，动静叶匹配关系为60/113，则通过一个pitch的时间=(2*PI/60)*(1/ω)=2.0e-4s,要在这一个pitch上计算至少十步，所以时间步长≤2.0e-5s.
4.关于给压差计算流量的测试结果（CFX11.0与Fluent6.3.26比较）
5.CFX火灾喷淋仿真方法
火灾气体中含有：CO/CO2/O2/H2O/N2
喷淋液体就是水雾：H2O（Liquid）
仿真过程：
1>定义可变气体混合物（CO/CO2/O2/H2O/N2）
2>定义液体水：H2O（L）
3>一定要定义“Homogeneous Binary Mixture”混合物：材料1是H2O，材料2是H2O（L），
而且H2O和H2O（L）之间的转换必须设定为“Antonie Equation”的形式，这样在定义“Fluid Pairs”时应用“Liquid Evaporation Model”模型。

参考下面的图片：
6.CFX-Pre中的Domain Interface的设置说明(V12.1)
一、Interface的类型：
六大类交界面类型：Fluid/Fluid、Fluid/Porous、Fluid/Solid、Porous/Porous、Porous/Solid、Solid/Solid.
二、Interface模型的选择：
Interface Model Option ：Translational Periodicity
Interface Model Option ：Rotational Periodicity
Interface Model Option ：General Periodicity
三、Mesh连接方式：
7.如何在一个case中实现不同的计算域使用不同的流体介质？
CFX求解器
1.计算时出错：“Insufficient Catalogue Size”如何解决？
答：From the Solver Manager, edit your definition file (Tools/Edit Definition File) and add the Catalogue Size Multiplier parameter within the FLOW/SOLVER CONTROL section.
Use a real value, like 1.2 or higher until the solver manages.
(答案来源于：)
2.CFX并行分区算法
CFX用基于节点的分区算法，因为这样可以保证基于节点的线性求解器的连续性。

有七种分区算法：
1> MeTiS算法：
此算法先对网格信息构建出一个拓扑几何，然后把网格粗化降低至几百个点，对粗化后的图形对分成两部分，把分割后的区域返回投影到原始模型上，达到分区的目的。

此算法默认是基于域（Independent Partitioning）的基础上分区，分区过程如果不想考虑多域带来的影响，则选择“Coupled Partitioning”。

此方法需要较多内存。

2> Recursive Coordinate Bisecton算法：
此分区算法是基于网格的全局坐标，每步对分成两部分时都实在区间最大的坐标方向上进行。

这种算法所需要的附件内存较小，但可能带来每个分区内存在几个孤立域。

3> Optimized Recursive Coordinate Bisection算法：
此算法类似Recursive Coordinate Bisection算法，但允许在任一方向上分区。

4> User Defined Direction算法：
沿着用户指定的矢量方向上分区。

5> Radial算法：
此算法需要用户指定旋转轴，然后根据旋转轴在其径向方向上分区。

6> Circumferential算法：
此算法需要用户指定旋转轴，然后根据旋转轴在其周向上分区。

7> Junction Box算法：
通过CCL语言，来实现用户指定自己的分区算法。

3.CFX如何命令实现用结果文件作为新的求解初始场？
命令如下：cfx5solve -def test.def -initial test_001.res
4.关于CFX并行的几个问题？
机器满负荷运转为什么有时候会出现挂起不算的现象？
如果满负荷运转，有可能会出现中间某些数据传递被延迟或截断，导致计算挂起，或者发散。

别的软件如dyna也出现过满负荷运转挂起的问题。

建议每个节点不要用满8核。

串行计算1G内存最多算多少万六面体网格，多少万四面体网格？
六面网格大约70万节点；四面体网格大约35万节点，175万单元。

并行计算，1个CPU(2核)最多承担多少六面体网格,多少四面体网格，1个节点(八核16G 内存)最多承担多少六面体网格，多少四面体网格？
这个和内存有关系，我们1000万hexa算例在1个cpu上也跑过；八核16G内存最多承担六面体1000万节点，承担四面体网格500万节点，2500万单元。

多少六面体网格，多少四面体网格量以内建议不分节点计算？
tetra，每个核最少分配3万节点，hexa，每个核最少分配7.5万节点。

5.CFX并行模式：
1> series:单CPU。

2> PVM Local Parallel：PVM即Parallel Virtual Machine. 支持异构系统。

3> PVM Distributed Parallel:多机PVM。

4> MPICH Local Parallel for Windows：MPICH(message-passing libraries)：支持同构系统。

同构系统下，MPICH比PVM效率更高，而PVM比MPICH更可靠。

5> MPICH Distributed Parallel for Windows: 多机Windows系统MPICH。

6>RSH服务：Remote Shell Service。

6.ke和SST两个模型计算阻力测试？
7.CFX进行各向异性材料换热的实现方法？【总部回复】
Hi Zhenya-
The CFX solver supports orthotropic thermal conductivity. It is a
hidden beta feature which means that you need to set it up by editing
the CCL outside of CFX-Pre.
To do this, set up your simulation and write out a definition file
with the thermal conductivity for the material of interest set to a
constant value.
1. You will then extract the ccl content from the definition a
text the folloiwng command which you can
execute from the CFX command prompt (CFX Launcher/Tools/Command Line). Suppose that your definition named test.def. You would type
the following command :
cfx5cmds -read -def test.def -text l
You will then have a text l with the problem setup
information.
2. You then edit the l replace, for the material of
interest.
THERMAL CONDUCTIVITY:
Option = Value
Thermal Conductivity = 12.0 [W m^-1 K^-1]
END
with:
THERMAL CONDUCTIVITY:
Option = Orthotropic Cartesian Components
Thermal Conductivity X Component = 1 [W m^-1 K^-1]
Thermal Conductivity Y Component = 2 [W m^-1 K^-1]
Thermal Conductivity Z Component = 3 [W m^-1 K^-1]
END
I used 1,2,3 for convenience.
This is for the Cartesian Components, if you prefer to use Cylindrical Components, use the following text to replace the old one:
THERMAL CONDUCTIVITY:
Option = Orthotropic Cylindrical Components
Thermal Conductivity Axial Component = 1 [W m^-1 K^-1] Thermal Conductivity Theta Component = 2 [W m^-1 K^-1] Thermal Conductivity r Component = 3 [W m^-1 K^-1]
AXIS DEFINITION:
Option = Coordinate Axis
Rotation Axis = Coord 0.1
END
END
Where Coord 0.1 is the global X axis, so global Y and Z axis will be Coord 0.2 and Coord 0.3, respectively.
3. You then write the modified l back to the definition file using the following command:
cfx5cmds -write -def test.def -txt l
4. You will see in your subsequent output file (when running the case)
that the orthotropic values are there.
--
C. Kurt Svihla, Ph.
D.
Senior Technical Services Engineer
ANSYS, Inc.
Southpointe
275 Technology Drive
Canonsburg PA 15317
Tel: (724)514-3600
Fax: (724)514-5096
8.CFX提交求解出错？
在windows64位下提交任务，用了标准算例的各个*.def文件都不行，出错（见上图）。

提交过程没有选择并行，即只是单CPU就出错。

为什么？
CFX后处理
1.如何在CFX-Post中求温度或密度等Scalar的梯度？
2.CFX如何求得换热系数的？
答：h=q/(T-Tbulk)；Tbulk一般选取主流温度或来流温度或全场平均温度。

为了让数值求解的h和实验数据一致，需要数值求解的所使用的Tbulk和实验所选择的Tbulk相同。

3.在CFD-Post中如何显示周向速度和径向速度分量？
答：在上获得答案如下，事实证明是可行的。

In cfx post go to turbo mode then define your rotation axis next click calculate velocity components.now you can plot the variables you need.
4.如何创建任意形状的切面（平面或曲面）
答：把想创建的切面（任意复杂度的平面或曲面）通过CAD软件创建出来，给此切面划分网格，把此网格读入到CFX-Post中（也可以先生成*.def文件在读入CFX_Post），通过“...”把此边界保存成*.csv格式的文本文件。

应用“User Surface”方法创建，选择“From File”方法！把此*.csv文件读入即可。

CFX并行。