CFX的设置与计算方法优化

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：注意：前面的3.2节中已详细讲述了CFX设置，且本书主要是针对泵设置的。故本节以及后面提及CFX设置的章节，对于设置的描述不再很详细。图4.1-33 基本设置图4.1-34 流体模型设置5）其他水体也按照上述1）～4）步骤设置，不同的是基本设置中的“Domain Motion”设置为静止“Stationary”的，其他默认，如图4.1-35所示。其他栏均保持默认设置。

注意：前面的3.2节中已详细讲述了CFX设置，且本书主要是针对泵设置的。故本节以及后面提及CFX设置的章节，对于设置的描述不再很详细。

1.将网格文件导入CFX前处理

1）打开CFX软件。在开始按钮中选择【所有程序】→【ANSYS14.5】→【Fluid Dynamics】→【CFX14.5】。

2）打开CFX前处理CFX-Pre14.5，如图4.1-29所示，单击【CFX-Pre14.5】。

图4.1-29 打开前处理

3）在菜单栏中选择【File】→【New Case】→【General】，单击【OK】。

4）单击【File】→【savecaseas】，选择保存路径，保存文件名为“CentrifugalPumps”并保存。

5）右键单击树形栏的Mesh，选择【Import Mesh】→【ICEM CFD】，如图4-1-30所示。打开导入网格对话框，注意“ImportMesh”对话框中，“Mesh Units”选择mm；单击【Open】，选择要导入的文件，如图4.1-31所示。

图4.1-30 导入网格

图4.1-31 导入网格文件

图4.1-32 域名称

2.生成域

1）在任务栏中，单击【Domain】生成域。

2）指定名称。在弹出的域命名窗口输入域名“YL”，如图4-1-32所示，单击【OK】确定。

3）基本设定。设定常规选项中基本设定，“Location and Type＞Location”选择YL（注意该位置是要选生成域的位置，名称不重要）；“Location and Type＞DomainType”选择Fluid Domain；“Fluid＞Material”选择Water；在“Domain Motion”栏里设置为Rotating；“Angular Velocity”设置为-2900[revmin^-1]（根据右手定则判断旋转方向，方向相同为正，反之为负），如图4.1-33所示。

4）流体模型。单击【Fluid Models】栏，“Turbulence”选项设置湍流模型为k-Epsilon，其他默认，如图4.1-34所示。

图4.1-33 基本设置

图4.1-34 流体模型设置

5）其他水体也按照上述1）～4）步骤设置，不同的是基本设置中的“Domain Motion”设置为静止“Stationary”的，其他默认，如图4.1-35所示。

3.进口边界条件设定

1）在任务栏中选择【Boundary】。

2）指定名称。在弹出的域命名窗口输入域名：inlet，单击【OK】，如图4.1-36所示。

3）基本设定。设定常规选项中基本设定，“边界类型”设置为Inlet，位置是INLET（注意这是选择流体的进口位置）。如图4.1-37所示。

4）边界详情。切换到“Boundary Details”标签，“Flow Regime”：Subsonic（亚声速）；“Massand Momentum＞Option”：NormalSpeed；指定“Normal Speed”为4.11[ms^-1]，该速度由流量和进口段直径得到，如图4.1-38所示。

图4.1-35 静止水体的设置

图4.1-36 域命名

图4.1-37 基本设置

图4.1-38 进口边界设置

4.出口边界条件设定

1）在任务栏中选择【Boundary】。

2）指定名称。在弹出的域命名窗口输入域名：outlet，单击【OK】，如图4.1-39所示。

3）基本设定。设定常规选项中基本设定，“边界类型”设置为Outlet，位置是OUTLET（注意这是选择流体的出口位置），如图4.1-40所示。

图4.1-39 域命名

图4.1-40 基本信息

4）边界详情中“Flow Regime”选择Subsonic（亚声速）；“Massand Momentum＞Option”选择Static Pressure，而指定相对压力为200000[Pa]，其他默认，单击【OK】，如图4.1-41所示。

图4.1-41 出口边界设置

5.交界面设置

1）在任务栏中选择【Interface】。

2）指定名称。在弹出的域命名窗口输入域名：in_yl，单击【OK】，如图4.1-42所示。

3）基本设定。基本设置中，“Interface Type”：设置为Fluid Fluid；交界面一边选择进口的出口，另一边选择叶轮的进口。“Interface Models”选择General Connection；“Frame Change/Mixing Model”选择Frozen Rotor；“PitchChange”选择Speciﬁed Pitch Angles；Pitch Angle两边都是360[degree]，如图4.1-43所示。其他栏均保持默认设置。

4）叶轮和泵腔的交界面按照上面的方法一样设置。而泵腔和蜗壳的交界面中与上面有些许差异，两者相对静止。如图4.1-44所示，“Frame Change/Mixing Model”修改为None，其他默认。

6.求解控制设置

1）在任务栏中选择【Solver Control】。

2）基本设定。“Advection Scheme”设定为High Resolution；“Turbulence Numerics”设定为First Order；“Convergence Control”中最小设置为1，最大设置为1000；时间步长控制选择自动步长“Timescale Control”为Auto Timescale；“Residual Type”选择RMS；“Residual Target”设为0.0001（这个精度基本符合工程计算要求），其他默认，单击【OK】，如图4.1-45所示。

图4.1-42 域命名

图4.1-43 基本设置

图4.1-44 相对静止交界面设置基本信息

图4.1-45 求解控制设置

7.输出控制设置

1）在任务栏中选择【Output Control】。

2）在“Monitor”下设置监测，勾选“Monitor Object”，单击，输入名称为pressure_in，进口采用方程来监测，设置进口压力方程为mass FlowAve（Total Pressure）@inlet；出口则命名为pressure_out，监测方程为massFlowAve（Total Pressure）@outlet；扬程命名为h，监测方程为（outtp-inlettp）/1000[m^3kg-1]/9.8[ms-2]，单击【OK】，如图4.1-46所示。