CFX培训教材05物理设置2解析

APeraGlobalCompany©PERAChinaANSYSCFX培训教材第五节：物理设置（2）安世亚太科技（北京）有限公司APeraGlobalCompany©PERAChina交界面（DomainInterfaces）一般用于:–连接非匹配网格(如hex与tet的连接)•网格可以在相同/不同的domain里•一个简单的网格文件里可能包含非匹配网格区域，需要Interface进行连接–Domain间有不同的参考坐标系•即使网格匹配–连接不同类型的domain(如.Fluid与Solid)–创建一个domain的周期性边界条件交界面APeraGlobalCompany©PERAChina插入DomainInterfaces右键点击FlowAnalysis创建domain的interface或点击相应的工具栏按钮APeraGlobalCompany©PERAChinaDomain的Interface创建好了以后，目录树上出现3个新的对象Interface对象处于FlowAnalysis层面–编辑该Interface，改变Interface类型在每个domain内，都有Side1或Side2边界条件自动得到创建–通常不用编辑这些对象–当改变Interface对象，他们会自动更新DomainInterfaces和边界对象TheInterfaceobjectTheSide1andSide2boundaryconditionsAPeraGlobalCompany©PERAChinaDomainInterfaces将两个面连接在一起–Side1和Side2首先选择需要连接的domain然后设置Side1和Side2上的面–Domain(Filter)将限定选择范围，以便于选择Interface模型和网格连接方法决定通过Interface的数据的传输方法What?DomainInterfacesPanelHow?APeraGlobalCompany©PERAChina交界面模型有:平移周期–模拟几何具有平移周期的情况–允许指定通过Interface的或者为质量流率或者为压力改变量–无需指定数量旋转周期RotationalPeriodicity–模拟旋转周期的几何一般连接–用于所有其他的连接–AFrameChange/MixingModel和aPitchChange适用于旋转域情况.以后将讨论交界面模型APeraGlobalCompany©PERAChina1:1–仅仅用于在Side1和Side2的网格节点完全匹配–对Fluid–Solid和Solid–Solidinterfaces，不推荐使用GGI–两个side处的网格节点不完全匹配–两个side处的网格长度尺度尽量相同–通过Interface的量守恒–如果连接区域的尺寸与另一个不相同，连接区域将自动的捕捉重叠面作为Interface(最好完全重叠)–两个Interface之间可能有小的间隙或者相互浸入的情况下也可能进行GGI连接•间隙应该相对于小于网格长度尺度–求解时,GGI连接方式比1:1连接方式需要更多的内存和CPU网格粘接方法APeraGlobalCompany©PERAChina网格粘接方法Automatic–推荐的选项•在一些cases中，仅仅GGI选项可以–尝试1:1的连接方式,否则选用GGI–MeshMatchTolerance设置：在EditOptionsMesh设定网格节点距离范围.在这个范围内可以采用1:1的连接方式•默认值为0.005(0.5%)，表示局部网格长度尺度的百分比–在某些情形下，即使网格节点满足1:1的匹配，也必须采用GGI连接方式•例如.Fluid–Solidinterfaces,因为GGI在这样的模拟中更精确APeraGlobalCompany©PERAChina多孔介质界面Domaininterfaces在设计多孔介质domain的情况下，始终采用GGI连接方式通过交界面的总压未发生改变–静压在交界面上有非连续性的改变通过交界面的总焓TotalEnthalpy(总能量TotalEnergy)未发生变化TotalPressureVelocityStaticPressureAPeraGlobalCompany©PERAChinaAutomaticDomainInterfaces当比较简单的网格由ANSYSMeshing创建的情况下，CFX-Pre会自动创建domain:–连接多个domain和组件的非匹配网格–右键点击MeshViewbyRegionType可以观察网格情况保持automaticinterfaces检查与创建!也可以关掉automaticinterfaces检查与创建：CaseOptionsGeneralintheOutlinetree•除了上述情况，需要手动创建InterfaceAPeraGlobalCompany©PERAChina源项源项是求解输运方程的附件项提供求解变量的一个源(或者汇),例如.–添加到能力输运方程的源，代表一个热源–源/汇添加到动量方程，代表添加/移除系统中的一个效果.如，泵/透平机械经常将源项当做“黑匣子”使用–产生源项的过程不需要模拟•例如.用源项的方法，取代真实的fan效果SourceViscousworkConvectionTransientConductionEnergyTransportEquationAPeraGlobalCompany©PERAChina可以在3D,2D或1D处添加源创建3D的subdomain可以指定一个值作为3D的体源2D的边界源(Boundarysources)可以指定源的流量(每单位面积)点源(Sourcepoints)是作用于单个网格单元的源3D,2D&1DSourcesSolidheaterwithEnergysourcetermDispersionofanAdditionalVariablefromaPointSourceAPeraGlobalCompany©PERAChina3DSources–子域点击右键DomainInsertSubdomain，添加Subdomain–一个域可以包括多个子域–多个子域不能扩展为多个域•域可以创建多个分离的子域•在BasicSettings指定Location–可以是域中的任意3D网格区域,包括整个域–当创建几何和网格的时候，需要考虑源项区域•通常需要创建一个分离的3D固体几何和网格APeraGlobalCompany©PERAChina3DSources–子域•在Sources按钮上，可以设置每个方程的源项–动量源项(MomentumSources)有不同的面板•源可以是常数或者表达式–汇：设置为负值•源选项:–Source:一个量/单位体积,如[W/m^3]–TotalSource:subdomain上给定一个总量,如.[W]•当源项为所求解变量的函数的时候，选项SourceCoefficient应该勾选上(可以提高求解收敛性)–例如.能量源项是温度的函数APeraGlobalCompany©PERAChina3DSources–MomentumSourcesilossipermiuuKuKxP2动量源项可以用作:–通常的动量源:类似于其它方程源大小的设置–LossModel:当模化多孔介质,孔筛等时候，可以定义动量的损失•基于Darcy’s定律,定义压力降与速度的关系，通过渗透率(Permeability)和损失系数(LossCoefficient)的关系，确定一个线性的或者二次方的阻力系数Kperm=渗透率系数Kloss=损失系数/Kperm=线性阻抗系数Kloss/2=二次方阻抗系数–压力降是通过对渗透率或线性阻抗系数的控制，进而对流速进行放大或缩小实现的•在层流中尤其如此–压力降是通过对损失系数或二次方阻抗系数的控制，进而对流速2进行放大或缩小实现的•在湍流流动中尤其如此APeraGlobalCompany©PERAChina2DSources–BoundarySources2D源于边界条件紧密相连每个边界条件都有个Sources按钮除了选择指定Flux(源每单位面积)或者指定总源(TotalSource)(边界上总的量)外，其它的与3D源的设置完全相同在边界上不能设置动量(Momentum)源APeraGlobalCompany©PERAChina1DSources–SourcePoints1D源的创建：右键点击domainInsertSourcePoint,或采用工具栏按钮•除了只能使用总源(TotalSource)选项指定源外，其它的设置与3D源相同•不能设置动量点源•点源实际上是一个3D的网格–网格越小点源效果越好APeraGlobalCompany©PERAChina附加变量是不参与反应的标量组分，在流场中参与输运–对流场结果没有直接影响–可以对附加变量设置边界条件和源项例子:–作为染色剂或烟的跟踪•这是输运型附加变量，随流动而输运，但不影响流动–pH值•这是代数型附加变量，是其它流场变量的函数，不要求解输运方程附加变量AdditionalVariablesAPeraGlobalCompany©PERAChina创建附加变量1.附加变量(AV)的创建：在Expressions,FunctionsandVariables下点击右键AdditionalVariablesInsertAdditionalVariables,或采用工具栏按钮•变量类型：–Specific:AV基于每单位质量(per-unit-mass)求解–Volumetric:AV基于每单位体积(per-unit-volume)求解–Unspecified:AV以一个代数表达式定义•Units:描述AV的单位•TensorType:标量或矢量1APeraGlobalCompany©PERAChina创建附加变量2.创建好AV后，需要将其添加到域中–激活AV：domainFluidModelspanel3.在边界条件和初值中必须设置AV(代数表达式AV除外)23APeraGlobalCompany©PERAChina附加变量的选项在域中激活AV时，需要指定求解方程的类型:输运方程(TransportEquation)–求解完全的输运方程–AV的输运方程包括对流项(convection)和扩散项(diffusion)•设置动力扩散系数(KinematicDiffusivity)控制层流扩散(laminardiffusion)•始终计算湍流扩散(Turbulentdiffusion)瞬态项水平对流项扩散想源项SDUt)()()(APeraGlobalCompany©PERAChina附加变量的选项扩散项输运方程(DiffusiveTransportEquation)–不考虑水平对流项–模化扩散过程泊松方程(PoissonEquation)–不考虑水平对流和瞬态项–在电磁学(electromagnetics)中多有应用瞬态项扩散项源项SDt)()(扩散项源项SD)(0•代数方程(AlgebraicEquation)/向量代数方程(VectorAlgebraicEquation)–以一个表达式(标量)或三个表达式(向量)定义domain里的AV值APeraGlobalCompany©PERAChina附加变量的技巧AV的一些局限:–CEL函数中只能是变量(areaAve(),voulmeInt(),等)，而不能是表达式.如areaAve(Velocity*Density)@Inlet是无效的，因为Velocity*Density是一个表达式而不是变量–可以创建一个代数AV=该表达式，然后将该AV嵌入CEL函数中创建一个AV显