AVLfire基本操作

AVLFire软件的使用方法第一章安装方法avlfire.iso文件为镜像文件，如果计算机已安装虚拟光驱，可用虚拟光驱直接打开。如果没有安装虚拟光驱，也可直接解压到计算机。1、运行“setup.exe”文件，自动安装。当提示安装的目录时，修改到想安装的目录。2、安装完成后，将安装文件目录下的Crack文件夹下的patch文件复制到avlfire安装目录下，双击运行patch文件。3、双击桌面图标“CFDWMv1.31”运行fire。第二章基本操作1.1鼠标操作：工作平面内，按住鼠标右键平移网格模型，按住鼠标左键可旋转模型，中键模型放大和缩小。1.2用户界面：Fire同多数应用软件相似，fire的界面由工作区、菜单栏、状态栏和应用工具栏组成。界面的左侧为工程树（project），工程树中包括所有创建的网格文件，可以在工程树中加载文件，复制和删除文件等。中间为工作区域，即模型显示区域。界面右侧为应用工具栏，包含了所有针对网格文件进行修改和编辑的命令。1.3以intakeport为例，介绍fire软件操作流程Fire也自带pdf格式的用户帮助手册，算例的操作方法，各个应用模块的设计原理等，打开方法：开始→程序→AVL→FireV8.31→HelpFilesPDF。打开源帮助文件Fire_v83_Examples中intakeport例子，对软件的基本操作进行讲解。1.3.1文件导入Fire支持“.flm”，“.stl”的网格文件，.stl文件为CAD通用的表皮文件，fire虽然支持三维建模，但是应用较麻烦。所以可在UG，Pro/E等软件中建模，以stl格式导出，再导入到fire中。方法一，状态工具栏→（import）→AVL/FIRE/v8.31/exam/903_Intake_Port/Start_Data目录下的IP_surf_smooth.flm→ok，文件显示在工作区内，工程树中也会显示文件名。方法二，工程树中右键选择meshes→Import→同方法一。Fire软件计算流体采用的是有限体积控制法。在求解运算前，先要形成体积网格单元。划分网格单元的好坏直接关系到计算的精度和计算能否收敛的问题。需要掌握流体力学的基本知识和对软件的熟练程度。1.3.2创建网格Fire中在进行划分网格前，需要创建两种网格单元。一是表面网格单元（surface），同时也是作为边界条件，二是边界线网格（edgemeshes）。Fire里面有cell，face，node三种形式的选择单元。1.3.2.1创建表面网格在表面网格上创建名为BC_inlet,BC_outlet,refine三项cell单元，在工作区内右键选择导入的文件→Selections→弹出对话框，在Create下有Type，Name，Action的选择项→在Type中选择Cell→在Name中键入BC_inlet→Action选择empty→选择CreateandModify→弹出Modify对话框→AddbyAngle→Angle输入40→Define,鼠标变成黑色箭头，在表面网格上选择所要定义的表面，选择单元后，该单元就会显示一定的颜色，按Esc键确定选择。在选择困难时，可通过鼠标的操作对模型进行旋转、平移和放大。如果cell单元选择错误，按clear重新选择。同样的方法创建BC_outlet,refine,完成后在工程树中Selections目录下会显示刚才所创建的单元。1.3.2.2创建edgemeshes选择应用工具栏FH→EdgeTools→Autoedge，弹出选项对话框，在工作区内选择表面文件，在AutoEdge下选择ClosedEdges，Minimumnumberofedgepatches输入1，Minimaledgelength输入0.003，Angle输入20，选择AutoEdge，软件自动生成edgemesh文件并在工程树中显示所生成的文件。生成的edgemesh文件往往不符合要求需要修改，通过勾选工程树中的文件，可以改变模型是否在工作区中显示。在工作区中只显示edgemesh，便于修改edge模型。创建一个名为cut的cell单元，单元中所有需要删除的线条，采用AddbyPolygon选择，完成后在View目录下勾选cut单元，选择Apply，在工作区域内只显示删除的线条，右键选择删除的线条，cut或delete完成删除。添加线条，显示表面文件（IP_surf_meshes）。Autoedge→选择IP_surf_meshes→Trajectory→Createtrajectorybymaximumfaceangle→Anglethreshold(degrees)输入80→Selectmesh→存在的edgemesh文件→Trajectory。以上只是fire中的很少部分修改和创建命令，进一步学习可参照fire中其他的例子。1.3.3检查网格单元前文提到单元的质量好坏直接关系到计算精度，因此检查单元的好坏是很有必要的。选择FH→Info→Geoinfo→选择模型→GeoInfor。检查没有错误后，保存。选择，弹出对话框，选择保存的路径→输入IP_mesh→ok。在保存目录下会有三个文件，Meshes，Calculation，IP_mesh.fpr,生成。所有的网格文件都保存在meshes文件夹下。注意文件保存的是*.fpr格式，再打开文件时，可直接选择IP_mesh.fpr,所有的网格文件都被加载。1.3.4体积网格（volumemeshes）单元划分Fire中提供了自动和半自动的网格生成器，以六面体为主单元的实体模型。本例采用Fire中先进的自动网格划分技术。选择FH→HybridAssistant→Startnewmeshing→Definesurfacemesh，可以在工作区内左键选择surfacemesh或者在工程树中选择，选择Next→Defineedgemesh，可以在工作区内选择一条边或者在工程树中选择，选择Next→Fameadvancedhybrid。在Maximalcellsize输入0.005，Minimalcellsize输入0.0003125，fire中默认的单位是米。在Closurelevel（单元的精细程度）选择1，1代表粗糙，2为中等，3是精细。在Numberofboundarylayers输入1，选择Next，弹出Selectionforconnectedge。在下拉菜单中选择BC_inlet，按Add添加，在添加的下拉菜单中选择BC_outlet，选择next，弹出refinement窗口。在下拉框中选择refinement，Size中0.000625，Depth中0.02，勾选Autorefinement，Next弹出Selectionforremovecell。本例中没有移除的单元，确保任意选项不被选择，Next弹出OGLobjects窗口，保持Oglobjects窗口的默认值，Next弹出Transformations窗口。Transformations作用是在形成体积网格过程中，保证理想的区域内生成数量少，质量好的单元。详细步骤见帮助文件。1.3.5网格生成设置完成后，单击Finish，弹出FAME-Monitor窗口，显示体积单元划分过程，当窗口所有项目前的时间漏斗变成对号时，表示单元划分完成。1.3.5.1导入体积网格单元完成的体积单元文件存放在存储目录下的Meshes文件夹里，名为*automesh.flm。将其导入，在工作区域内只显示该体积网格文件。由于在划分网格单元时，在一些区域会形成质量较差的单元，需要将这些单元进行优化，保证计算的准确性。首先检查单元，Info→Checks→在工作区内选择模型，在CheckType栏中勾选NegativeVolumes，NegativeNormals，TwistedFaces，Skewness和Cell-EdgeAngle；这里只是检查单元，对于那些需要优化的单元，要把他们选择（selection）出来，在Sel栏中勾选TwistedFaces,Skewness,Cell-EdgeAngle和Warpage，并在对应的lay栏中输入3，单击Check。检查完成后，会在#栏中显示检查的数量，同时在工程树IP_surf_smoothautomesh目录下显示。在工作区内显示需要优化的单元，按住ctrl，左键选择CheckTwistFaces,CheckSkewness,CheckCellEdgeAngles和CheckCellWarpage单元，右键选择activate。此法适于任何的单元显示。优化单元，FH→MeshTools→Smooth→Volumeoptimizer→在Iterations输入3→Smooth，完成后在检查单元质量，会发现坏的单元有所减少。1.3.6计算划分完单元后，进行计算。首先要设置边界条件右键Calculation→NewCase（FIRE）在calculation目录生成Case(Fire)的子目录，在Case目录下右击SolverSteeringFiles或者在SolverGUI，选择EditSSF，弹出求解设置窗口。双击Case窗口最大化，如需切换窗口时，在菜单工具栏Windows下选择窗口切换。按照帮助文件Fire_v83_Examples中intakeport例子，设置好条件后，保存。右键Case(Fire)，选择Startcalculation或者在SG→Start→localCPU→Next→Singleprocessor→v8.31→Next→不要选择1DCoupling(BOOST,GT-Power,WAVE)→Next→COMPILEsolver-executableANDSTARTcalculation→Next→Calculate。1.3.6.1观察计算进程为了便于观察计算过程，AVLfire中专门设置检测窗口。工程树中右键2DLog或者在SG中选择，弹出具有四个子窗口的窗口。在窗口的左侧会有两个在logfile中选择的两个单元作为观察单元，子目录下有下列参数：RESU,RESV,RESW--三个速度分量的残差RESM－－压力的残差RESK－－湍流动能的残差RESD－－湍流耗散的残差RESH－－焓的残差U，V，W－－速度分量P－－pressureTKIN－－turb.kin.energyDISP－－dissipationTEMP—temperatureTS--timestepIT--iteration选择其中任意一个或者几个，然后在右侧的Monitor的下拉列表选择对应单元的对应参数，窗口中出现计算过程的动态曲线。打开任意一个Data窗口，显示有上述参数的数据表。直到计算完毕软件会提示计算完成。1.3.7后处理像其他有限元分析一样，为了便于观察计算结果，有专门的命令显示各种计算结果。计算完成后，选择3DResult，点击鼠标右键，选择LoadcompleteIterations，选择适当的迭代精度，如，所有的结果目录在3DResult子目录下加载显示。或者选择LoadpartialIteration，单独选择迭代精度和所需要的物理量显示。通常观察结果是在某一个截面上，选择Case(Fire)目录下Cuts，鼠标右键在Create的下拉列表中选择观察的截面或者创建一个必要的截面。完成后会在Cuts目录下，显示创建的截面，勾选需要观察的截面，在工作平面内会以彩色云图的形式显示结果，和彩色比例尺进行对照。在一个工作平面内只能显示一个物理量，观察不同的物理量，有两种方法：一是在工作平面内选择截面，鼠标右键，选择Properties→Datasettings→Displayattribute→物理量→OK，选择Isocontourlines，结果以等高线的形式显示；二是在3DResult目录下选择相应的物理量，鼠标右键→Assigntocut→相应的截面。1.4HD_engine（柴油机）燃烧模拟在intake