ansys_CFX稳态仿真
ANSYS稳态和瞬态分析步骤简述..
ANSYS稳态和瞬态热模拟基本步骤基于ANSYS 9。
0一、稳态分析从温度场是否是时间的函数即是否随时间变化上，热分析包括稳态和瞬态热分析。
其中，稳态指的是系统的温度场不随时间变化，系统的净热流率为0，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量：（3-1）=0+-q q q流入生成流出在稳态分析中，任一节点的温度不随时间变化.基本步骤:（为简单起见，按照软件的菜单逐级介绍）1、选择分析类型点击Preferences菜单,出现对话框1。
对话框1我们主要针对的是热分析的模拟，所以选择Thermal.这样做的目的是为了使后面的菜单中只有热分析相关的选项.2、定义单元类型GUI：Preprocessor>Element Type〉Add/Edit/Delete 出现对话框2对话框2点击Add，出现对话框3对话框3在ANSYS中能够用来热分析的单元大约有40种，根据所建立的模型选择合适的热分析单元。
对于三维模型，多选择SLOID87:六节点四面体单元。
3、选择温度单位默认一般都是国际单位制，温度为开尔文(K）.如要改为℃，如下操作GUI：Preprocessor>Material Props>Temperature Units选择需要的温度单位。
4、定义材料属性对于稳态分析,一般只需要定义导热系数，他可以是恒定的，也可以随温度变化。
GUI: Preprocessor〉Material Props> Material Models 出现对话框4对话框4一般热分析，材料的热导率都是各向同性的，热导率设定如对话框5.对话框5若要设定材料的热导率随温度变化,主要针对半导体材料。
则需要点击对话框5中的Add Temperature选项，设置不同温度点对应的热导率，当然温度点越多，模拟结果越准确.设置完毕后,可以点击Graph按钮,软件会生成热导率随温度变化的曲线。
对话框5中，Material菜单，New Model选项，添加多种材料的热参数。
ANSYS-CFX
ANSYS CFX-Pre User Guide1、CFX-Pre Basics：1、Starting CFX-Pre：File >> New Case；General：通用CFX-Pre界面，用于所有类型CFD模拟；Turbomachinery：涡轮机械CFD模拟；Quick Setup：CFX-Pre简化，仅用于单计算域（single-domain）、单相（single-phase）问题模拟；不支持：多相（multiphase）、燃烧（combustion）、辐射（radiation）、高等湍流模型（advanced turbulence models）CFD模拟。
Library Template：模板库提供特定物理模拟模板；2、CFX-Pre W orkspace：Outline 结构：（1）Mesh：网格操作如：导入（import）、变换（transformation）、渲染（render）、可视化（show、hide）（2）Simulation：AnalysisAnalysis Type：稳态（steady）、瞬态（transient）分析，Domain：流体（fluid）、多孔介质（porous）、固体（solid）计算域，区域、类型、属性设置；Domain Interfaces：计算域、网格连接界面；Global Initialization：全局计算域初始化，单一计算域初始化于Domain中设置；Solver：求解单位（Solution Units）、求解控制（Solver Control）、输出控制（Output Control）；Coordinate Frame：默认笛卡尔坐标系，可创建新坐标系统；Materials、Reactions：材料、化学反应；Expressions、Functions、V ariables：表达式、自定义函数、变量、及子程序；（3）Simulation Control：分析求解控制、及求解结构序列（Configuration）设置；（4）Case Options：显示、标示设置；3、CFS-Pre 文件类型：（1）Case File（.cfx）：CFX-Pre数据文件，包括模拟物理学定义、计算区域设置、网格信息；（2）Mesh File：网格文件；（3）CFX-Solver Input Files（.def，.mdef）：CFX-Solver输入文件，单一结构输入文件（.def）；多结构输入文件（.mdef），需补充构造序列（Configuration Definition）定义文件（.cfg）；（4）CFS-Solver Results File（.res，.mres，.trn，.bak）：结果文件（.res单一结构，.mres多结构），多结构模拟.mres文件，同时可生成单一.res结果文件；中间结果文件（.trn瞬态结果文件，.bak备份文件），Output Control >> Trn Results、Backup设置；（5）CFX-Solver Error Results File（.err）：CFX-Solver求解失败错误信息文件；（6）Session File（.pre）：CFX-Pre录制CCL操作命令；（7）CCL File（CFX Command Language，.ccl）：CFX-Pre保存CCL 命令状态文件，较Session File，仅对当前CCL命令操作状态保存。
CFX培训教材03求解器设置
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求解器控制 – 时间步
Auto Timescale
– 基于边界/初始条件或domain的长度尺度，求解器 计算出的时间步 – 对计算域长度尺度的估算有两种方式Conservative 或 Aggressive ，或可以给一个指定的值 – 流场改变时，时间步会在几步迭代后得到更新 – 可以设置一个最大时间步为时间步上限 – 时间步会趋向于保守的时间步值 – 时间步因子(Timescale factor) (默认值为1)是个乘 数因子，用于自动调节时间步
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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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
求解器控制 – 时间步
时间步有三种：Auto Timescale, Physical
Timescale 或 Local Timescale Factor
Physical Timescale
– 指定时间步. 可以指定时间步为常数，也可 以指定为表达式
Ansys高级流体动力学分析软件：CFX介绍
Ansys 高级流体动力学分析软件：CFX 介绍作为世界上唯一采用全隐式耦合算法的大型商业软件。
算法上的先进性，丰富的物理模型和前后处理的完善性使ANSYS CFX 在结果精确性，计算稳定性，计算速度和灵活性上都有优异的表现。
除了一般工业流动以外，ANSYS CFX 还可以模拟诸如燃烧，多相流，化学反应等复杂流场。
ANSYS CFX 还可以和ANSYS Structure 及ANSYS Emag 等软件配合，实现流体分析和结构分析，电磁分析等的耦合。
ANSYS CFX 也被集成在ANSYS Workbench 环境下，方便用户在单一操作界面上实现对整个工程问题的模拟。
特色功能∙先进的全隐式耦合多网格线性求解器 ∙收敛速度快（同等条件下比其他流体软件快1-2个数量级） ∙可以读入多种形式的网格，并能在计算中自动加密/稀疏网格 ∙优秀的并行计算性能 ∙强大的前后处理功能 ∙丰富的物理模型，可以真实模拟各种工业流动 ∙简单友好的用户界面，方便使用 ∙CCL 语言使高级用户能方便加入自己的子模块 ∙支持批处理操作 ∙支持多物理场耦合 ∙ 支持Workbench 集成 广州有道科技培训中心 ht t p ://w w w .020f e a .c o m客户价值∙能拥有从几何到网格到流体计算及后处理的整体解决方案 ∙前后接口丰富稳定，用户不用放弃原来熟悉的工具 ∙支持多物理场耦合，满足实际工程流体模拟需要 ∙能方便地加入自己编写的模型 ∙ Combustion and Chemical Reaction, 燃烧和化学反应模块。
在ANSYS CFX 的燃烧和化学反应模块中包含了多种工业常用的流体及固体材料，用户可以方便定义。
可以模拟单步和多步反应。
可以用EDM 或FRC 模型来模拟燃烧，ANSYS CFX 里对部分反应也自带小火焰库，可以用Mixture Fraction 进行模拟。
∙ Radiation，辐射模块此模块用来设定流/固体表面的辐射特性。
CFX进行流场仿真的基本步骤
CFX进行流场仿真的基本步骤1.几何建模：首先根据研究对象和流场仿真的目的，利用CAD软件创建物体的几何模型。
这个模型可以是实际物体的三维模型，也可以是理想情况下的简化模型。
2.网格生成：将几何模型转化为计算机可以理解和处理的网格模型。
在CFX中，可以使用网格生成工具来生成结构化或非结构化网格。
结构化网格由规则的网格单元组成，而非结构化网格则允许更高的灵活性和精度。
3.物理参数设定：针对流体和边界条件，设定相应的物理参数。
例如，需要设定流体的密度、粘度和温度等物性参数；以及管道进口、出口的压力、速度等边界条件。
4.求解模型：设定需要求解的流场模型，包括流体的动力学方程和能量方程。
CFX支持多种流场模型，例如雷诺平均流动（RANS）模型、湍流模型等。
此外，CFX还可以模拟瞬态流动、多相流动等特殊情况。
5.数值计算：利用CFX的数值计算算法和数值方法，对设定的流场模型进行数值计算。
CFX使用有限体积法进行离散化和求解。
这个步骤将对整个网格进行计算，并将结果输出为流场变量（如速度、温度、压力等）的分布。
6.后处理：对数值计算结果进行处理和分析。
CFX提供了多种后处理工具，可以对流场分布进行可视化、动画演示、剖面分析等。
用户可以根据需要进行对结果数据的处理和解读。
7.结果验证和优化：对数值计算结果进行验证和优化。
可以与实验数据进行比较，验证数值计算的准确性。
如果结果不准确，可以进一步调整模型参数、网格分辨率等，重新计算，直到得到符合要求的结果。
8.结果解读和报告：对数值计算结果进行解读，并生成相应的报告。
根据结果，对流场的特性进行分析和解释，提供流动性能和效率的评估，为实际应用提供参考和指导。
需要注意的是，CFX进行流场仿真的基本步骤是一个循环迭代的过程。
在步骤6和7中，可能需要多次调整和优化，直到得到满足要求的结果。
并且，不同的流动问题可能需要根据具体情况进行适当的修改和调整。
基于Ansys+CFX喷雾流化干燥数值模拟与流动特性
第１期
曾亚森等：基于细８ ＣＦＸ喷雾流化干燥数值模拟与流动特性
３５
图１０气相静态压力分布场云图
４结论
图１１ 气相静态压力分布矢量图
目１２颗粒运动轨迹图
（１）利用喷雾流化干燥的ＣＦＤ模型模拟干燥传热过程，得到了干燥塔内气粒两相流速度场、温度场， 压力场分布数据与规律，解决了由于难于动态测量上述参数而不能清楚了解该干燥过程的难题。
Ｔ＇ｍｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｎｄｔｙ，
１９９９，５（２）：１８６—１８９． ［３Ｊ Ｈａｎｓ—Ｊｊ曙Ｂａ ｔ，Ｊｏｒｇ Ｂｒｏｆｉｏ，Ｒａｌｆ Ｈｅｒｔｚｔｈｄｅｒ．Ｈｅｅｔ ｔｒｓｌ僦ｅｒ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ ｉｎ
ｅｎｄ∞
０ｆ Ｔｈｅｎｍｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０００，９（２）：１２９—１３４．
Ｖｄ．１９ Ｎｏ．１ Ｆ曲．２００９
基于Ａｎｓｙｓ ＣＦＸ喷雾流化干燥数值模拟与流动特性。
曾亚森，罗宇玲
（茂名学院机电工程学院，广东茂名５２５０∞）
摘要：采用Ａｎ８ｙ８ ＣＦＸ １０进行干燥塔喷雾流化干燥模拟实验，从模拟实验结果分析干燥塔内流动特性与规律。先建立干燥
塔ＣＦＤ模型，论述干燥模拟的求解过程，主要确定边界条件与喷雾流化干燥系统分析条件，并从干燥过程模拟结果得到干
万方数据
第１期
曾亚森等：基于蛔８ Ｃ重Ｘ喷雾流化干燥数值模拟与流动特性
３３
ＣＦＤ，加载模拟模型，生成网格；（３）打开娜ＣⅨ一ｐｉｅ，导入网格文件；（４）设 射等，可通过以下步骤完成稳态或瞬态模拟分析：（１）利用三维设计软件（如Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ、ＣＡＴＩＡ、ＵＣ等）
建立模拟模型；（２）用ＩＣＥＭ 置边界条件，如速度、压力、温度、流量等流体进口和出口参数；（５）输入材料特性，选择模拟参数，如稳态或 瞬态，可压缩流体或不可压缩流体；（６）设置完成后，打开Ａｎｓ），８ ＣＦＸ—ｓｌｏｖｅｒ开始求解运算，并动态地、交互 式地显示模拟过程中的流场；（７）设计评估功能与设计交流模块，改进优化设计方案。 ２．２建立喷雾流化干燥塔ＣＦＤ模拟模型
基于ANSYSCFX空调教室温度场仿真模拟和节能改造
基于ANSYSCFX空调教室温度场仿真模拟和节能改造本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！随着能源的日益紧张，以及雾霾天气和温室效应带来的社会和环境问题的日渐突出，党和国家对节能工作的重视程度不断提高，已经将其列入“十二五”工作重点，提出了“建设节约型社会”的号召。
教育部也积极响应，提出了“建设节约型高校”的口号，高校节能工作也在全国各地蓬勃开展起来。
高校作为培养高素质人才的摇篮，提倡节约的意义也就显得更加重大而深远。
教室作为高校教学的重要场所，教室能耗约占学校总能耗的40%。
南方教室能耗主要由照明和制冷两部分组成，节俭能耗可以考虑科学的管理、节能材料的运用、建筑的优化设计等等。
其中，做好建筑节能设计，对节俭教室制冷能耗具有重要的意义。
2 教室温度场仿真建模ANSYS CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件，CFX已经遍及航空航天、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术、水处理、防火安全、冶金、环保等领域。
本文使用ANSYS CFX仿真软件数值模拟空调教室温度场变化情况，并有针对性地对空调教室做节能改造。
物理模型建模假设条件：空调教室的气密性良好，门窗等无空气泄漏；空调教室内气流为低速不可压缩流动，可忽略由流体粘性力做功引起的好散热；空调教室内空气密度符合Boussinesq假设；空调教室内气体流动为稳态湍流；空调教室外墙为绝热边界。
实际模型为北纬260的福建地区的高校空调教室：图2-1 空调教室物理模型模型网格划分与边界条件设定运用ANSYSl2．0中模块ICEM网格生成软件来完成网格的划分，TetraMeshing四面体网格适合对结构复杂的几何模型进行快速高效的网格划分，网格划分时，勾选smooth mesh即对网格进行即光顺操作。
是在气流入口、气流出口和窗玻璃面进行加密网格划分。
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
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稳态仿真
流体力学仿真CFD（computational fluid dynamics）可分为稳态仿真（输入量恒定）和瞬态仿真（输入量随时间变化），其中瞬态仿真是在稳态仿真的基础上进行的，稳态仿真为瞬态仿真的初值。
这里我们首先进行稳态仿真，具体步骤为：
一、软件启动
1、单击开始---程序---Ansys14.0---Workbench（双击启动）；
2、双击屏幕左侧控制树中的CFX（因为我们的网格由外部导入，所以选择component systems中的cfx），此时在主窗口中显示CFX流程模块。
流程模块
双击控制树中的
cfx
二、CFX-Pre
1、双击流程模块中set up栏，进入CFX的前处理模块；
2、首先导入mesh：左键单击
File---Import---Mesh---文件project.cfx5，注意导入时单位为mm。
如下图：
单击file
单位选mm
选中cfx5文件，注意文件
类型为ICEM CFD
3、定义血液：（1）控制树中的materials右键单击
---Insert---material，输入名称blood（任定），（2）特性参数material properties设定中equation of state选value，摩尔质量molar mass（1.0千克每摩尔）、密度density（1.1克/立方厘米）；比热容specific heat capacity 选项的选择value，比热容specific heat capacity（4000焦耳/千克）；transport properties选择动态粘度dynamic viscosity（选择value），值为0.0004Pa S；（3）单击ok运行。
如下图：
特性参数material properties
摩尔质量
比热容
动态粘度
4、定义计算域条件：analysis type默认为稳态不用设定，直接设定default domain。
（1）双击控制树中的default domain图标，启动参数设置栏；（2）在基本设定basic settings中，在fluid1的material选择设定好的血液blood，其他值不变；在fluid models中热传递heat transfer（选择none），湍流形式turbulence（选择稳流laminar）注：稳流与湍流的划分依据雷诺系数（/2000/4000/）；在初始化initialization中选择domain initialization，在velocity type选择cartesian坐标系，并设定xyz坐标为都为0米每秒，静态压选项选择automatic with value相对值relative pressure定为0帕；（4）单击ok。
basic settings
选择blood
Fluid models
热传递none
类型选择稳流
Fluid models
选cartesian
初值选择0
5、边界条件设定：（1）以设定输入边界为例，右键单击控制树中的default domain图标---insert---boundary，后输入所要设定的边界名称（任定，如inlet）；（2）在basic settings中的boundary type选择inlet（注：这里的inlet 为系统设定的一种输入端口名称），location设定选取inlet （注：这里为在网格划分时对端口的命名，任定）；（3）在boundary details中选择mass flow rate 数值为
0.00106905kg/s（此值为临床测定）；（4）单击ok完成，这时在inlet端口出现输入单向箭头；（5）同上依次设定outlet和wall，注意在outlet设定中boundary type一般选择为opening，在mass and momentum类型选择entrainment设定数值为49mm Hg。
Boundary details
选择mass flow rate，数值为0.00106905kg/s
在outlet设定中，选择entrainment，数值49 mm Hg
6、计算器参数设置：solution units和output control 如无特殊要求，一般默认，只设置solver control。
（1）双击控制树中的solver control；（2）在basic settings中设置中最大步长数max .iteration选择1000步（根据需要），收敛标准中选择残差收敛RMS,其中的residual target定为为1.e-4（注意：此值为经典收敛参数，不建议随意更改），其他一般选择默认；（3）单击ok。
最大计算步数
收敛参数
7、关闭cfx-pre模块；
三、CFX-Solver计算
（1）双击workbench环境solution栏；（2）默认为稳态仿真，可以直接单击start run，开始进行运算；（3）若无出现报错，在运行结束后弹出对话框后，单击ok，退出计算器。
四、CFX-post
双击workbench环境results栏，启动后处理模块。
根据需要，结果处理方式有很多种，简单介绍streamline和contour两种方法。
（1）单击工具栏中的streamline图标，命名输出结果名称（任意），后在左侧参数设置栏的geometry设置中，start from为inlet，流线条数#of points可设定为100条；color
设置中range设定为local，单击apply运行。
（2）单击工具栏中的contour图标，任意命名，后在左侧参数设置栏的geometry设置中位置location设定为wall，variable选择压强（查看压强），range设定为local，单击apply运行。
开始设定为inlet
显示条数可定为100
Rage定为local
wall
压强
五、保存退出
在workbench界面保存、退出。