CFX求解经验

以下是我应用CFX求解叶轮机械的一点粗浅经验，不对或是我不了解的地方恳请各位高手指正。-----------------------------------------------------------------------1，CFX应用步骤应用CFX求解问题，首先应该明确计算的目的。比如是想得到压力－温度场，还是流动的效率等等。对于叶轮机械，主要关心的是流动的效率，以及与此相关的如总压损失，通道内涡系的发展。其次是确定物理模型。需要求解的流动区域、边界条件、初场信息、流动的特性（稳态？粘性？可压？层流？湍流模型？）。对于叶片，边界条件有：端壁和叶片表面的壁面无滑移，两侧的周期性边界条件（CFX对周期边界的定义：Periodicinterfaceareusedinregionswhereaportionoftheflowfieldisrepeatedinmanyidenticalregions.）以及进出口边界条件。由于采用的是时间推进法来得到稳态流场，所以初场时刻为。虽然叶轮机械内流动是一个瞬态问题，但首先按照动叶静止来得到一个稳态流场是很有用的。流动为粘性可压缩流。湍流模型一般选双方程模型。最后需要设定的是求解控制参数。首先是对流项离散格式的选取。CFX中提供了三个选项：一阶迎风格式、highresolution、修正格式(blendfactor)。一阶格式鲁棒性最好，但求解精度稍低。二阶格式精度好，但鲁棒性及收敛速度略差。根据CFX自带文献的说法，按精度的要求，得到较好的解通常需要blendfactor应在0.75以上。其次是时间步长的选取：文献提供了对流占主导地位的稳态流动的流场时间步长的估计式：；在保证收敛的情况下，大的时间步长有助于快速收敛，小的时间步对收敛速度有负面的影响。迭代的次数：文献建议，对于一般问题，选在在100～200步以内。设定初场：根据文献的说法，对于可压流动，初场对求解过程有较大影响，但不影响结果。合理的初场设置对收敛很有帮助。推荐值是：进口边界最大值和出口边界最小值的平均，这样可以减少在进出口发生回流的可能性。2，实际使用过程中的参数设置边界条件：边界条件的设置对求解的成功有至关重要的影响。叶轮机械内部流场的边界条件带有普适性，都有上下端壁和叶片表面的绝热，无滑移；叶片两侧的周期性边界条件；叶片前缘上游的进口和尾缘下游的出口。在CFX中，不同的进出口边界条件对计算稳定性和收敛性影响不同。质量/流量边界条件稳定性最好，其次为总压边界；若没有合理的初始值，应用静压出入口条件收敛比较困难。在计算中，通常先按总压算一次，以此为初始值，再进行静压边界的计算，效果较好。域(domain)接口：流场计算中，由于各个部分流动特点或几何位置不同，在CFX中需要将其分成若干个域，对这些不同的域，用户可以根据需要对每个域设置各自的初始值以及计算时间步长。为组成整个流场，需要用域接口(domaininterface)将各个域连接起来。根据域之间的相对运动情况，可将接口性质定义为none(无相对运动)、frozenrotor(静止的动叶)等等。在级的计算中，常见的是静叶与动叶之间的接口。由于我们准备先按稳态计算，故将接口性质选frozenrotor，在有节距变化时，将对物理量沿节距分布型线进行拉伸或压缩。初场：初始值对计算影响不大，无论选Automatic还是AutomaticWithvalue对计算及收敛过程影响不明显，选Automatic就行，也可以给个沿轴向的速度，对收敛有一定帮助。对流离散格式：HighResolution.此选项在不同的流场位置使用不同的格式。在变量梯度大的地方，使用二阶格式。在变量变化缓慢的地方，使用一阶格式。此选项比选用一阶迎风格式收敛速度略慢，但精度较好。时间步长：选用物理时间步效果较好。步长估计式最好为。小的时间步鲁棒性好，但会使收敛变慢。时间步较大时，开始计算会出现回流，甚至导致计算出现FINMES错误。节距比对计算结果的影响：CFX要求动静叶的节距比尽可能接近1。例如一圈若有静叶120个，动叶60个，则最好计算2个静叶1个动叶。理想的情况：整圈计算。节距比差异越大，计算精度越差。收敛标准：一般选RMS10e-5可满足通常需要。3，进行瞬态计算，将接口设为transientrotor-stator，其界面插值方式我也不太清楚，请高手指教。时间间隔(totaltime)选为能使节距最大的叶片转一个节距所需的时间。确定需要计算的瞬态流场的个数，一般不少于10个，假定为n，则timesteps为totaltime/n。每个时间步的迭代数(Max.Iter.PerTimestep)一般选3，提高计算精度可以通过减小时间步长达到，每个时间步的迭代数不超过5。多相流可选到10。初值：不用说了，全选Automatic，这个选项让solver自动从文件中读入初场。有些word的公式编辑的字符没输进去，订正如下1，第2段最后，湍流模型一般选k-epsilon，对有流动分离的场合选基于k-omega的SST模型，甚至可选雷诺应力的SSG模型，不过越复杂的模型越难收敛。2，第3段，稳态流场时间步长估计式：deltat=L/2U。U和L分别为特征速度和特征长度。我的建议：比这个步长再稍小一些。