CFX边界条件设置讲解[1]
CFX1303计算域及边界条件设置
指导实际应用
基于模拟结果，可以预测实际应 用中的流体流动特性，为工程设 计和运行提供重要的参考依据。
对未来工作的展望
拓展应用领域
将CFX1303计算域及边界条件设置方法应用于更广泛的领域，如生物 医学、环境科学等，以满足不同领域的流体流动模拟需求。
改进算法和模型
针对现有算法和模型的不足，开展深入研究，提高模拟效率和准确性， 为实际工程提供更加可靠的支撑。
壁面边界条件
根据实际问题，选择适当的壁面边界条件，如无 滑移壁面、绝热壁面或周期性壁面等。
05
结论
计算域及边界条件设置的意义
准确模拟流体流动
合理的计算域及边界条件设置能 够确保模拟的流体流动与实际流 动情况相符合，从而提高模拟结 果的准确性和可靠性。
优化设计
通过模拟不同条件下的流体流动， 有助于发现潜在的设计问题，并 优化设计方案，降低实验成本和 风险。
用户自定义
允许用户根据需要自定义边界条件，以满足 特定问题的需求。
边界条件的验证
理论验证
通过与已知的理论解进行对比，验证边界条件 的正确性。
实验验证
通过与实验结果进行对比，验证边界条件的准 确性和可靠性。
软件自带的验证工具
使用软件自带的验证工具，对边界条件进行校验和调试。
04
实例分析
实例选择与准备
02
计算域设置
计算域的选择
01
确定计算域范围
根据问题需求，选择合适的计算 域范围，确保能够包含所有需要 模拟的物理现象。
02
考虑计算精度
选择合适的计算域大小，以在满 足精度要求的同时，减小计算量 和计算时间。
03
避免奇异性和边界 效应
选择合适的计算域，以避免奇异 性和边界效应对模拟结果的影响。
CFX边界条件及CCL语言-课件
创建一个边界条件文
件。这个可以用 CFX-Post当中的输 出功能实现。
从CFX-Post中产生的边界条件文件。带 颜色的格中的信息是需要的，CFX-Pre会 自动读入。
3-7
CFX 10.0
© 2005 ANSYS CHICFX-Pre中读入边界条件文件。这个可以通过 Tools>Initialize Profile Data 并选择相应的文件来实 现。我们也可以载入多个边界条件文件，每一个文件也 可以应用在多个地方。
CFX边界条件及CCL语言
边界条件
在计算域的所有外部边界上都需要 尽量采用意义明确的名字（你不需要接受系统的默认名 字） 选择边界所在的域 (当计算中有多个域的时候适用).
3-2
CFX 10.0
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基本设定
边界类型
- 进口，出口，开放式，墙，对 称面
位置
CFX 10.0
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3-13
数据插分方法
对一维的离散数据来说，数据间的拓扑关系可以通过对原始数据 的坐标排序来确定。排序后的原始数据就可以应用线形插分。数 据通过这种方式来分类，所以是否提前特殊规定并不重要。 对于二维和三维的离散数据来说，“点云图”的方法被用来实现 插分。整个过程包括对被插分点最近的三个原始数据点的快速定 位，以及根据它们离被插分点距离远近的一个反向加权的平均过 程。 如果某一个原始数据点正好落在该插分点的位置上，那么我 们就用这个原始数据点的值作为该插分点的值。 在求解过程当中，根据离散和数值积分过程的具体要求，求解器 需要各个不同位置上的值，比如在积分点上，节点上和各个面的 中心点上。 在所有的情况下，这个需要的位置都会被确定，原始 的数据就会被插分到该位置。
边界条件和cfx表达式语言
施加边界条件文件的步骤
在CFX-Pre中读入边界条件文件。这个可以通过 Tools>Initialize Profile Data 并选择相应的文件来实 现。我们也可以载入多个边界条件文件，每一个文件也 可以应用在多个地方。
3-8 CFX 10.0
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施加边界条件文件的步骤
3-14 CFX 10.0
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从结果文件中分离出边界条件文件
当边界条件文件被CFX-Solver读入后，如果文件大小不 超过16K，它会被写到.out文件的Profile Data 部分。 16K是一个默认值，这个默认值是可以改变的。所有的 文件里的数据都会被写入结果文件，并可以在DOS环境 下用cfx5dfile命令分离出来
3-15 CFX 10.0
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从结果文件中分离出边界条件文件
在当前结果文件中找到相应的数据文件，我们需要键入: cfx5dfile file_001.res –list-profile-files (这个命令会列出结果文 件中所有的边界条件文件，每行列一个) 如果要找到某个特定的边界条件文件，键入: cfx5dfile file_001.res –read-profile-file <profile_name>.csv 或者: cfx5dfile file_001.res –extract-profile-file <profile_name>.csv
3-17 CFX 10.0
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CEL Statements
CEL是说明性的
CFX流场分析报告_域设置_多相设置教程
CFX流场分析报告_域设置_多相设置教程CFX是一种流体力学软件，用于进行流场分析。
在进行流场分析时，域设置和多相设置是非常重要的步骤。
本文将以1200字以上为您介绍CFX中的域设置和多相设置教程。
首先是域设置。
在进行CFX流场分析之前，首先需要进行域设置。
域设置是指确定要分析的物理域范围和边界条件等参数。
以下是一些域设置的步骤：1.创建域：在CFX软件中，通过创建一个新的域来进行流场分析。
在创建域时，需要选择适当的维度和坐标系，并设置域的大小和形状。
2.定义边界条件：在CFX中，边界条件是指在流场分析中对域边界施加的条件，比如压力、速度、温度等。
根据具体需要，可以设置不同类型的边界条件，如入口边界条件、出口边界条件、壁面边界条件等。
3.网格生成：在进行流场分析时，需要将域划分为离散的网格单元。
网格生成是指将域划分为具有特定尺寸和形状的网格单元。
在CFX中，可以使用自动生成的网格或手动生成网格。
4.区域设置：在CFX中，可以将域分为不同的区域，每个区域可以具有不同的物理属性和边界条件。
通过区域设置，可以更好地控制流场的行为和特性。
5.定义物理属性：在CFX中，可以为不同的区域定义不同的物理属性，如密度、粘度、热导率等。
定义准确的物理属性对于精确的流场分析非常重要。
以上是域设置的基本步骤，可以根据具体需求进行调整和修改。
接下来是多相设置。
多相设置是指分析含有多种物质或相的流体问题。
在CFX中，可以进行多相流场分析，如气液两相流、固液两相流等。
以下是一些多相设置的步骤：1.定义相数：在进行多相流场分析时，首先需要确定要分析的相数。
相数是指流体中存在的不同物质的数量。
根据具体需求，可以选择合适的相数。
2.定义相互作用：在多相流场分析中，不同相之间可能存在相互作用，如颗粒浓度、空气浓度等。
可以通过定义适当的相互作用参数来模拟这些相互作用。
3.定义物质属性：在多相流场分析中，不同相的物理属性可能有所不同，如密度、粘度等。
CFX边界条件
The use of boundary conditions for multiphase flow is very similar to that for single-phase flow. For details, see Boundary Condition Modeling. The main differences are:
Boundary conditions need to be specified for all fluids for all variables except the shared pressure field.
Volume fractions of all phases must be specified on inlet and opening boundary conditions. These must sum to unity.
A degassing boundary condition is available for multiphase flow containing a dispersed phase. For details, see Degassing Condition (Multiphase only).
用于多相流的使用边界条件是非常相似的，对于单相流。
有关详细信息，请参阅边界条件建模。
主要的区别在于：
边界条件需要的所有流体的所有变量，除了共享的压力场进行指定。
所有相的体积分数必须在入口和开放的边界条件指定。
这些的总和必须统一。
脱气边界条件适用于含有分散相的多相流。
有关详细信息，请参阅脱气条件（多相只）。
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。
CFX时空相关边界条件设定
CFX时空相关边界条n输入一维表格数据，加载 到边界条件上，数据点之间自动平滑插值
时间方法一
时间方法一（续）
• 在User Function输入的一维表格数据中，增 加更多的数据点，可以让数据呈现阶跃性 变化
时间方法一（续）
时间方法二
• 将离散的数据点拟合成和时间相关的多项 式，使用Expression加载到边界条件上
• 使用Expression和局部坐标系
时间方法二
时间方法三
• 使用Expression的if和嵌套功能，将离散的数 据分段表示
时间方法三
空间方法一
• 使用csv格式的离散点表格数据，以profile形 式读入，加载到边界条件上
空间方法一
空间方法二
• csv格式的离散点表格数据，可以使用局部 坐标系（柱坐标）格式
空间方法二
空间方法三
CFX13_03_计算域及边界条件设置
Ex. 2: Preference= 100,000 Pa
3-5
Release 13.0 December 2010
Boundary Conditions
Domain Creation - Buoyancy
• General Options panel: Buoyancy
– When gravity acts on fluid regions with different densities a buoyancy force arises – When buoyancy is included, a source term is added to the momentum equations based on the difference between the fluid density and a reference density SM,buoy=(ρ – ρref)g – ρref is the reference density. This is just the datum from which all densities are evaluated. Fluid with density other than ρref will have either a positive or negative buoyancy force applied.
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Outlet
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Version 1.3
Fast convergence of mass flow
Mass flow restart
Mass flow diverges
Inventory #002445 4-8
边界条件
合理设置边界条件
Version 1.3
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002445 4-11
边界条件
合理设置边界条件
• 实例
x
5 m/s
情况2: 可压缩流体 1) 质量守恒 过度约束
2) X方向动量守恒 约束不足
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湍流强度和自动计算特征尺度 • 这个选项允许你去指定一个湍流强度但是特征尺度仍然需要自动计算. 湍流强度允许的范围是被限制在
0.1%-10.0% 的范围内，相应的代表很低的湍流程度到很高的团里程度. 通常上讲，自动计算出的特征 长度是不适合外流计算所需的
湍流强度和特征尺度 • 你可以直接指定湍流强度和特征尺度, 通过这两个选项k 和 ε 的值被计算出来. 低湍流强度 (Intensity = 1%) • 这里定义了一个 1% i的湍流强度和一个等于 1涡粘率. 中湍流强度 (Intensity = 5%) • 这里定义了一个 5% i的湍流强度和一个等于 10涡粘率. • 我们推荐这个选项，如果你不知道有关你要模拟情况的任何信息. 中湍流强度 (Intensity = 10%) • 这里定义了一个 10% i的湍流强度和一个等于 100涡粘率. 指定湍流强度和涡粘率
• 通常上来讲，湍流强度的范围是从1% 到 5% ，但是这取决于你要模拟问题的具体情况
• 系统默认的湍流强度值是0.037 (即 3.7%) ，它 对模拟一个进入圆形入口的湍流是足够的了, 并且这是一个在实验缺乏的条件下很好的估值.
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Inventory #002445 4-16
边界条件 关键点
Version 1.3
• 设置合理的边界条件，不要过度约束
• 选择合理的计算域，使得最精确的边界条件得 以施加
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CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Version 1.3
Mass flow
Mass flow
Inventory #002445 4-7
边界条件
合理设置边界条件
• Example 2
来流 (入口)
法向速度25 m/s
流出 (出口)
静压
来流 (入口)
静压
流出(开口)
静压
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Inventory #002445 4-17
边界条件 理论
Version 1.3
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Inventory #002445 4-18
入口湍流状态
• 实例:柯恩达效应. 在一个对称管中的射流，当雷诺数大于一 定的数量时，流动将沿着其中的一侧进行.
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No Symmetry Plane
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Symmetry Plane
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Inventory #002445 4-14
边界条件
合理设置边界条件
Version 1.3
• 从数值计算的角度来说, 延伸入口和出口的位置通 常上来讲是非常有用的
Version 1.3
• 除非湍流被模拟，通常上湍流是通过模拟湍流 传输特性，例如k 和 ε ，来进行解决的(讲座3 计算域– 理论)
• 与质量和动量相似，湍流变量需要指定的边界 条件
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CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
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10 m/s
Version 1.3
Inventory #002445 4-12
边界条件
合理设置边界条件
• 实例
5 m/s
or 5 kg/s
x
Pstatic = 150 kPa
情况3: 最合理的设置
1) 质量守恒 好的边界条件定义 2) X方向动量守恒 好的边界条件定义
在这个讲座的结 尾部分由详细的
说明
Inventory #002445 4-5
边界条件
合理设置边界条件
Version 1.3
• 边界条件的设置对收敛性和结果的准确性有非 常大的影响
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Inventory #002445 4-20
入口湍流状态
Version 1.3
默认湍流强度和自动计算特征尺度 • 默认的湍流强度是 0.037 (3.7%) ，它和计算出的特征尺度一起使用估计入口的 k 和 ε值. 特征长度是考
虑到湍流变化范围之后计算出来的. 通常上讲，自动计算出的特征长度是不适合外流计算所需的.
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Version 1.3
Inventory #002445 4-4
定义边界条件 边界条件细节
• 入口
– 速度分量 – 法向速度 – 质量流 – 总压 (稳定的) – 静压
-静温 (热传导) -总温 (热传导) -总焓(热传导) -相对静压 (超声速) -入口湍流特性
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CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002445 4-15
边界条件
合理设置边界条件
Version 1.3
• 小心使用; 对称的几何不一定意味着对称的流动
• 对计算流体而言，只有 5 种基本的边界条件
壁面
出口
入口
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对称面
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自由流出口
Inventory #002445 4-2
如何创建一个边界条件 …如前所示.
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Inventory #002445 4-9
边界条件
合理设置边界条件
• 实例
x
5 m/s
控制方程 1) 质量守恒 2) X方向动量守恒
10 m/s
Version 1.3
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Inventory #002445 4-6
边界条件
合理设置边界条件
• 实例 1
来流 (入口)
法向速度50 m/s
流出 (出口)
静压 0 Pa
来流 (入口)
法向速度50 m/s
流出(开口)
平均压力 0 Pa
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• 出口
– 平均静压 – 速度分量 – 静压
-法向速度 -质量流
• 开口
– 压力和方向 – 压力 (Entrainment) – 静压和方向 – 静压 (Entrainment) – 速度分量
-温度 (热传导) -静温 (热传导) -来流湍流情况
• 壁面
– 无滑移 / 滑移 – 粗糙度 – 热流 (热பைடு நூலகம்导)
Version 1.3
3/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002445 4-3
定义一个边界条件 基本设置
• 边界类型
– 入口, 出口, 开口, 壁面,对称面
-绝热 (热传导) -固定温度 (热传导) -热传导系数 (热传导)
• 对称面
– 无细节设置 (只有被指定的区域才能相对于一个面进行对称)
3/23/2007
CFX 11.0
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ANSYS, Inc. Proprietary
Version 1.3
• 位置
– 在下拉菜单中选择区域的部件或 是从所有的2D构件中点选