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ANSYS CFX介绍计算流体动力学什么是计算流体动力学计算流体动力学（CFD）是以计算机为基础的模拟有关流体流动，热传导及其他相关物理过程的系统行为。它通过求解一个感兴趣区域以及在这个区域指定的边界条件（已知）下的流体流动方程（用一种特别的形式）来工作。CFD的历史计算机用于求解流体流动问题很多年了。编写的很多程序或用于指定的问题，或求解指定类的问题。从1970年代中期开始，需要归纳成算法的复杂数学开始被理解，通用用途的CFD解算器被开发出来。这些在1980年代的早期开始出现，这要求很强大的计算机，对流体动力学的深入了解以及花费大量时间来进行模拟设置。因此，CFD几乎就是专门用于研究的工具。最近计算机能力的提高，加上强大的图形系统以及交互式的模型3D操纵能力都使得创建CFD模型和分析减少了大量实验强度，减少了时间和成本。高级的求解器包含的运算规则能够对流场在合理的时间内进行稳健求解。作为这些因素的结果，CFD现在称为了一种常规的工业设计工具，减少了设计时间，改进了整个工程的流程。CFD为模型测试提供了一种低成本高效益及精确的替代工具，可以快速进行模拟的各种变化，因此具有明显的优势。CFD的数学用于描述动量、热及质量传输过程的方程组是大家已知的Navier-Stokes方程。这些偏微分方程是在十九世纪早期推导出来的并且没有已知的常规的分析解但可以进行数字化离散和求解。描述其他过程的方程，如燃烧，也可以与Navier-Stokes方程联合求解。经常地一个近似模型用于推导这些附加方程，湍流模型是一个特别重要的例子。有大量的不同求解方法用于CFD中。最通用的一种，ANSYS CFX依据的是有名的有限体积技术。在这种技术中，感兴趣的区域被分成更小的子区域，称为控制体积。方程在每个控制体积上被离散和迭代求解。作为结果，可以获得整个区域指定点的每个变量的近似值。用这种方法，可以推导出流动行为的全部图像。关于Navier-Stokes方程的附加信息以及ANSYS CFX软件套件的数学方面的信息都可以得到。详见：Basic Solver Capability Theory。CFD的应用工程师和科学家可以在很广泛的领域内使用CFD，其典型的应用包括：l 过程工业：混合容器，化学反应器l 建筑服务：建筑通风，如中庭l 健康与安全：火灾与烟雾效果观察l 发动机工业：燃烧模型，汽车空气动力学l 电子：电路板内和周围的热传导 l 环境：空气或水中污染物质的扩散l 动力和能源：燃烧过程优化l 医学：在移植的血液容器中血液流动CFD的方法学CFD可以在设计阶段确定一个部件的性能，或者用于分析一个现有部件的难点并引导改进设计。如，通过一个部件的压降过大：第一步识别出感兴趣的区域:：然后定义感兴趣的区域。如果几何已经在CAD中具备，它可以直接导入。然后创建网格。在导入网格到前处理器后，模拟的其他元素包括边界条件（进口，出口等）和流体属性要定义。运行流动求解器生成结果文件，文件中包含速度，压力和任何其他变量在整个感兴趣区域中的变化。结果可以被可视化，并提供给工程师一个易于理解的在整个感兴趣区域中流体的行为。 这可以引导设计的修改，这些修改可以通过更改CFD模型的几何得到验证并看到效果。执行一个单一的CFD模拟过程分为四个部分：1. 创建几何/网格2. 定义模型的物理属性3. 求解CFD问题4. 在后处理中可视化结果创建几何/网格这个交互过程是预处理的第一阶段。目标是生成一个网格作为物理学预处理过程的输入。在网格生成前，需要一个封闭的几何实体。几何和网格可以在CAD2Mesh或任何其他的几何/网格工具中创建。这个基本步骤涉及到：1. 定义感兴趣区域的几何。2. 创建流体流动区域，固体区域和曲面边界名称。3. 设置网格属性。这个预处理阶段现在高度自动化。在ANSYS CFX中，几何可以从大多数主要的CAD系统中用自然的格式导入，控制体积的网格自动生成。定义模型的物理属性这个交互过程是预处理第二阶段用于创建求解器需要的输入。网格文件加载到物理学预处理器ANSYS CFX-Pre中。选择包含进模拟中的物理模型，指定流体属性和边界条件。求解CFD问题求解CFD问题的部件称为求解器（Solver）。它用非交互过程生成需要的结果。一个CFD问题按下列过程求解：1. 在感兴趣区域内在所有控制体积上对偏微分方程积分。对每个控制体积应用一个基本守恒定律（如质量或动量）这是等价的。2. 通过创建一组用积分等式表示的项的近似值，这些积分方程转换为一个代数方程式系统。3. 对代数方程式迭代求解。因为方程式的非线性特性，所以要求用迭代方法，并且因为解接近于精确解，可以被称为收敛。对每次迭代，通过报告一个误差值或残值作为流动属性的整体守恒的量度。最终的解怎样接近精确解依赖于一些因素，这些因素包括控制体积的尺寸和形状，最终残值的大小。复杂的物理过程，如燃烧和湍流，经常用经验关系来模拟。这些模型的固有近似性也是造成CFD解和真实流动间的差异的部分原因。求解过程不需要用户干预，因此常用批处理模式来执行。求解器生成一个结果文件，这个结果文件被传递到后处理器中。在后处理中可视化结果后处理器是用于分析、可视化和交互呈现结果的一个组件。后处理过程包括获取点的值到复杂的动画顺序等任何事情。后处理器的一些重要特性的示例：l 几何和控制体积的可视化l 矢量制图显示了流动的方向和量级l 标量变量在域中变化的可视化（这种变量只有数量，没有方向，如温度，压力，速度）l 数量计算l 动画l 变量的图形绘制l 硬拷贝输出进一步的背景资料阅读下面选择的书是一些与流体，热力学，CFD和计算有关的书：l An Introduction to Computational Fluid Dynamics, The Finite Volume MethodH K Versteeg and W Malalasekera; Longman, 1995. An excellent introduction to the theory of CFD with well presented derivations of the equations. l Using Computational Fluid DynamicsC T Shaw; Prentice Hall, 1992. An introduction to the practical aspects of using CFD.l Numerical Heat Transfer and Fluid FlowS V Patankar; Taylor & Francis, 1980. A standard text on the details of numerical methods. l Engineering Thermodynamics: Work and Heat TransferG F C Rogers and Y R Mayhew; Longman, 1996. An undergraduate thermodynamics text book.l Mechanics of FluidsBernard Massey, Spon Press, 1998. An undergraduate fluid mechanics text book.l Viscous Fluid FlowF M White; McGraw Hill, 2005. An advanced text on fluid dynamics.l Perrys Chemical Engineers Handbook (7th Edition)McGraw Hill Professional Publishing, 1997. A superb reference for the physical properties of fluids.l An Album of Fluid MotionMilton Van Dyke, The Parabolic Press, 1982. Fluid flow phenomena demonstrated in pictures.如果你对使用UNIX操作系统不熟悉或对UNIX系统管理不熟悉，你可以找下面的书读一读： l UNIX in a NutshellDaniel Gilly and the staff of OReilly & Associates, Inc, OReilly & Associates, Inc, 1992. An excellent UNIX reference book.l Learning the UNIX Operating SystemGrace Todino-Gonguet, John Strang, and Jerry Peek; OReilly & Associates, Inc, 2002.l Essential System Administrationleen Frisch; OReilly & Associates, Inc, 2002.l A Scientists and Engineers Guide to Workstations and SupercomputersRubin H Landau and Paul J Fink Jr., John Wiley and Sons Inc., 1993. A clear and practical guide to powerful computers that use the UNIX operating system. ANSYS CFX纵览概述这一章将讨论：l ANSYS CFX结构l ANSYS CFX-Pre前处理器l ANSYS CFX-Solver求解器l ANSYS CFX-Solver Manager求解器的管理器l ANSYS CFX-Post后处理l 开始使用ANSYS CFXl ANSYS CFX目录结构l ANSYS CFX文件类型l 从命令行启动ANSYS CFX组件ANSYS CFX是一个通用用途的计算流体动力学软件套件（CFD），它结合了高级的求解器和强大的预处理和后处理能力。ANSYS CFX可以模拟：l 稳态和瞬态流动l 层流和湍流流动l 亚音速，跨音速和超音速流动l 热传导和热辐射l 浮力l 非牛顿流动l 非反应标量组分传输l 多相流动l 燃烧l 多参考框架流动l 粒子追踪ANSYS CFX包括下列特性：l 一个高级耦合求解器，即可靠又稳健（鲁棒）。l 问题定义，分析和结果显示的全面集成。l 通过菜单和高级图形系统的一种直观的，交互的过程设置。ANSYS CFX结构ANSYS CFX由五个软件模块组成，它们传递需要的信息来执行CFD分析：ANSYS CFX-Pre前处理器下一代的物理学与处理器ANSYS CFX-Pre允许多个网格导入，允许复杂几何的每一部分使用最合适的网格。流动物理学，边界条件，初始值和求解器参数在ANSYS CFX-Pre中指定。边界条件的整个范围，包括进气口，出气口和孔，与热传递模型及周期性通过ANSYS CFX-Pre在ANSYS CFX中都可用。详见： ANSYS CFX-Pre Basics。ANSYS CFX-Solver求解器ANSYS CFX-Solver求解问题模拟的所有变量，这个问题在ANSYS CFX-Pre中指定。ANSYS CFX的一个最重要的特性是其耦合求解器的应用，在这个求解器中，所有的流体动力学方程作为一个单一系统来求解。耦合求解器比传统的分离求解器快，并且需要较少的迭代就可得到一个收敛的流场解。有关ANSYS CFX-Solver模型的附加信息可以参考：Basic Capabilities Modeling。ANSYS CFX-Solver Manager求解器的管理器ANSYS CFX-Solver Manager模块提供了对CFD任务管理的强大控制。其主要功能有：l 为ANSYS CFX-Solver指定输入文件。l 启动/停止ANSYS CFX-Solver。l 监控求解进程。l 为平行计算配置ANSYS CFX-Solver。有关ANSYS CFX-Solver Manager附加信息可以参考：ANSYS CFX-Solver Manager Basics。ANSYS CFX-Post后处理ANSYS CFX-Post提供了艺术的交互式的后处理图形工具来分析和呈现ANSYS CFX 模拟结果。重要的特性包含：l 定量后处理l 报告生成l 命令行，会话文件或状态文件输入l 用户定义变量l 各种图形对象生成，这些对象的可视性，透明度，颜色和线/面渲染可以控制。l “Power Syntax”允许全面可编程会话文件。关于ANSYS CFX-Post附加信息可以参考Overview of ANSYS CFX-Post。开始使用ANSYS CFX这一章帮助新的和中级用户学习使用ANSYS CFX基础，如运行ANSYS CFX，访问教程，使用上下文帮助。假定你安装了ANSYS软件，这个过程在安装文档中有描述。下面标题将被讨论：l 运行ANSYS CFXl ANSYS CFX帮助，教程和参考信息运行ANSYS CFX运行ANSYS CFX的操作系统这样做：UNIX在终端窗口输入cfx5。Windows在桌面上双击ANSYS CFX。这将打开CFX Launcher，从中ANSYS CFX的所有其他组件都可以访问。你通常从设置你的工作目录开始（所有文件将写入这个目录），然后通过点击ANSYS CFX-Pre按钮打开ANSYS CFX-Pre。注意：你可以从命令行中启动ANSYS组件。见：Starting ANSYS CFX Components from the Command Line。ANSYS CFX帮助，教程和参考信息可以通过下面几个途径访问ANSYS CFX 在线帮助：l 要浏览教程，用户指南及参考手册，从ANSYS产品的主菜单条中选择Help。l 要浏览感兴趣的条目context-sensitive帮助，当感兴趣的条目显示时，按键（Sun工作站按Help键）。l ANSYS CFX文档以PDF格式提供。要浏览PDF格式的教程、用户指南及参考手册，到ANSYS CFX安装的/help/pdf目录中。你需要Adobe Reader（可以从网站得到）来浏览或打印这些PDF文件。ANSYS CFX目录结构ANSYS CFX的安装目录由来引用。这个目录包含了你运行ANSYS CFX.的所有文件。是与版本有关，允许你在同一目录中使用多个ANSYS CFX版本。与版本有关的目录包含了你想运行ANSYS CFX的各个操作系统的目录。这些目录包含了与操作系统有关的二进制可执行的ANSYS CFX.需要的文件。直接位于下的一些重要的目录有：binbin目录包含了所有的用户可以直接运行的命令。它包含了大多数的“封装”脚本，它们可以调用个版本的合适脚本，这样你可以运行在与版本有关的子目录中，如：ANSYS CFX。configconfig目录包含了ANSYS CFX软件的配置文件。etcetc目录包含了各种类型的通用数据文件，支持所有的系统类型。examplesexamples目录包含的文件帮助你使用ANSYS CFX教程。有一些网格示例，CAD文件，会话文件，ANSYS CFX表达式语言文件，User Fortran示例文件及C语言源代码文件。iconsicons目录包含了大多数用于ANSYS CFX交互部分的图标。includeinclude目录包含了用于ANSYS CFX部分软件的头文件。installUNIX 上的install目录包含了安装ANSYS CFX的命令及软件安装清单。lib如果这个目录存在，lib目录包含了各种用于重新链接ANSYS CFX-Solver或用户定义的网格导入或导出的库文件。helphelp目录包含了ANSYS CFX在线文档（.jar和.chm）及可打印格式文档（.pdf）。 ANSYS CFX文件类型在创建模型，运行ANSYS CFX-Solver及分析结果的过程中，软件的各个模块创建了大量的不同的文件。这一节描述这些文件的一部分及它们的作用。这些带缺省文件扩展名的文件的使用列在下面的流程图中。使用的和生成的标准文件用黑实线表示；其他可能用到文件用点画线表示。主要文件的细节在下面章节中找到：l ANSYS CFX-Pre Basicsl ANSYS CFX-Solver Filesl ANSYS CFX-Post File Types关于从其他应用中导入网格文件的信息可以参考：l Importing and Transforming Meshes关于并行运行的信息可以参考：l Parallel Run关于生成文件输入到其他后处理器中的信息参考：l File Export Utility从命令行启动ANSYS CFX组件ANSYS CFX的组件都可以从命令行启动，也可以从ANSYS CFX的其他模块中启动。有关在Windows的命令行信息参考Command Line。一个典型的命令有命令名称，及后面各种参数组成，其中很多是可选的。如，要启动ANSYS CFX-Pre并运行会话文件，打开一个终端窗口，输入命令：cfx5pre -play CircVentIni.pre下表列出了一些你能用到的启动ANSYS CFX组件的一些命令。组件命令参数CFX Launchercfx5或 cfx5launcherANSYS CFX-Precfx5pre详见：Starting ANSYS CFX-Pre from the Command Line。ANSYS CFX-Solver Managercfx5solve详见：Using the Command Line。ANSYS CFX-Postcfx5post详见：Starting ANSYS CFX-Post from the Command Line。要显示任何命令的所有选项的完整列表及简短描述，在输入命令后跟着-help。如：cfx5post -help在命令后输入-verbose将显示当前设置的环境变量的一个汇总。用cfx5info命令获得系统信息你可以用命令cfx5info来获得有关你的安装和系统信息。可选的命令参数如下表所示：参数用途-arch显示当前计算机长的构造字符串。-cmds如果能在PATH中找到的话，打印一些通用命令的位置。-config如果任何位置指定或用户指定的配置文件正在使用的话，这个选项将显示它们的位置和内容。-full显示ANSYS CFX 的安装和配置的一个全面的报告，用于给ANSYS CFX 支持平台发送电子邮件。包括-inst和-system选项。-help显示可用的命令行选项和描述。-host显示当前主机名称。-host-addr 在网络数据库中查找名称为的主机并显示一些有关信息。-inst显示有关安装目录，ANSYS CFX可用的版本信息。如果不带参数，这是缺省的选项。-os显示当前主机的短构造字符串。-patches显示所有安装的补丁信息。-reltype显示发行类型，它是“development开发”，“prerelease预发行”或“release发行”。-subsets显示有关安装子集的信息。这个选项仅对UNIX平台有效。-system 显示有关ANSYS CFX 运行的系统信息。-verbose打印有关当前设置的环境变量的信息。另一个方法是使用参数-v。-whereis 显示所有的能够在PATH 中找到的可用版本。这个选项可以重复。ANSYS CFX新特点概述这一章描述：l 新的网格划分应用：在ANSYS Workbench中的新的网格划分应用在单一位置可以应用许多ANSYS 网格划分工具。在网格划分应用中，不同的“划分网格方法”（如CFX-Mesh，Sweeping，hex-dominant）可以用于到几何中的每一部分。l 在ANSYS Workbench中流体结构交互：这个版本允许在ANSYS Workbench.中全面双向流体结构交互模拟设置（耦合ANSYS和CFX求解器）。l 透平机械：透平系统允许单一叶片通道透平机械在ANSYS Workbench中的自动设置。包括BladeGen，CFX-Mesh，和改进性能的透平机械预处理和后处理。Project页上任务自动操作“几何到后处理”流程，并包括各种报告模板。l CFX DesignXplorer (CFX-DX):在ANSYS Workbench 对CFX参数化研究的配置能力作为示范性添加了进来。你可以用表达式来定义输入和输出参数。新的网格划分应用和自动虚拓扑在ANSYS Workbench中的新的网格划分应用在单一位置可以应用许多ANSYS 网格划分工具。在网格划分应用中，不同的“划分网格方法”（如CFX-Mesh，Sweeping，hex-dominant）可以用于到几何中的每一部分。所有网格将被写回一个通用数据库中（.cmdb），它可以在CFX-Pre中打开。可用的网格划分方法是：Automatic，All Tet，Hex dominant，Sweep和CFX-Mesh。CFX-Mesh的集成性能够使你在一个分离的页面上使用右击操作来启动它。Volume Mesh可以在CFX-Mesh中生成，并且提交回Meshing Application中。这些网格划分能力也可以在standard Simulation页面上应用（需要正确的认证）。当划分网格应用第一次打开时，一个划分网格选项面板显示出来，并且ANSYS Workbench配置区域能够使你设置一个首选的划分网格方法。CFX用户应当使用CFX-Mesh 或Patch Independent划分网格器作为首选的方法。自动虚拓扑（Automatic Virtual Topology）Automatic Virtual Topology就是“一次点击”方法创建虚面组，在Meshing Application和在CFX-Mesh页面上是可用的。Automatic VT涉及Named Selections（命名选择集）和现有控制（inflation，面控制等）。物理模型和求解器改进Windows中CFX编译器Windows中CFX编译器是Intel Fortran 9.0。ANSYS FSI耦合目前在ANSYS Workbench环境中可以全面设置FSI，通过点到点。新型的工作流包括在Simulation中配置机械分析，在CFX-Pre 中定义完整的FSI设置，启动ANSYS和CFX求解器，监控Solver Manager中数据，最终在CFX-Post中浏览ANSYS和CFX结果文件。另外，用在ANSYS CFX 10.0中的标准轮廓保护插值，一个完全保守的，轮廓保护插值选项在ANSYS CFX 11.0中已经改进。这个选项缺省时对保守变量，如力或热流的传输是可用的。新的选项强制传递变量，总力及热流在整个界面上局部守恒。新的选项对间隙，网格密度改变，非叠加区域更加健壮。非叠加区域在ANSYS CFX Solver中被处理为零流量边界条件。Moving Mesh的扩充 CFX-11.0的一个重要能力是通用网格界面（General Grid Interfaces）与移动网格（Moving Mesh）的扩充支持。缺省时，在维持交界面两边几何一致性的同时，网格的移动是与交界面相联系的。另外，内置的网格刚度选项可以使你在靠近小体积或边界时增加刚度。 Moving Mesh的能力在瞬态模拟中已经扩充支持稳态Moving Mesh。二阶瞬态计算已经做了重大改进，这对封闭系统特别重要，系统中初始质量守恒现在可以确保。问题尺寸和效率改进已经新引进使用64位整数的大问题分割器。新分割器可以从Solver Manager来访问，能够分割多于108个节点的情况（对计算机要有足够的内存）。在其发布时，已经验证了在一个域中多于109四面体单元的情形。CFX-11.0的其他改进包括复合域情况下较好的比例缩放。最值得关注的改进是大数量的“级”的交接面。最好的性能可以通过在CFX Solver Manager中高级控制页面上使用复合域耦合分割选项来得到。用大数量GGI对分割和CFD模拟也大大减少了对内存的需求。HP MPI Run Modes已经对所有的Linux平台进行了升级，以便使用最新版本的HP MPI。所有HP MPI支持的高速互联CFX的linux ia32，linux amd64和linux ia64版本都支持，目前它包括TCP/IP (Ethernet)，luDAPL，VAPI，OpenFabrics (IB)，GM-2，MX (Myrinet)，Elan4 (Quadrics)，QLogic InfiniPath和EtherFabric (Level 5 Networks)协议。表达式语言的提升在这个发行版本中对CFX Expression Language (CEL)功能做了一些改进。非附着区域（Non-attached，还未被边界条件，域或子域使用的区域）现在用作评估整体质量功能的定位器（如，massFlow质量流量或massFlowAve平均质量流量）。新的CEL功能已添加到CFX-11.0中。包括与“子域”功能相似的一个新类型功能： inside()。当在指定的定位器中的点上评估时，这个功能整体进行评估。粒子跟踪功能扩充瞬态拉格朗日粒子跟踪（Transient Lagrangian Particle Tracking）功能已经扩充，允许用移动网格（Moving Mesh）对Transient Particle Tracking进行建模。新的主要分离喷雾模型包括BLOB，Enhanced BLOB和LISA模型。它们通过“Cone with Primary Breakup”粒子喷射来应用。用于BLOB模型，在主打散区中的雾化和和打散可以用注射统一尺寸的球滴来模拟。增强的BLOB模型允许球滴动态改变尺寸并因为喷嘴气穴现象具有不同的注射速度。LISA模型或或线性化不稳定平板式雾化主要用于直接喷射火花点火发动机，也可以从GUI中应用。对拉格朗日粒子的瞬态模拟，定义整体数量很有帮助。对瞬态粒子的肤深后处理已添加，很容易对喷射进行诊断。湍流模型CFX-11.0中添加的一个重要内容是SAS (Scale Adaptive Simulation)-SST模型。这个模型的主要用于非稳态CFD模拟，在此，稳态模拟没有了足够的精度，不能完全描述物理现象的真实特性。得益于使用SAS-SST模型的案例中包括车后的非稳态流动或叶片后的强烈混流，搅拌化学反应器中的折流板，涡流核中的非稳态气穴（燃料注射系统）或流体组织的交互作用（作用在桥，翼等上的非稳态力）。对这些问题和其他问题，SAS-SST模型提供了比URANS模型更精确的解，在URANS模型中，稳态模拟不够精确，不能完全描述物理现象的真实特性。瞬态湍流模型已经改良，并引进到CFX-11.0中；它完全支持多相流动。燃烧和辐射改进对反应流动（Reacting Flow）建模的一些扩充引进到CFX-11.0中：l Eddy 耗散（Eddy-dissipation）最大火焰温度修改使你能够在指定的温度限制值下停止一个反应。l “Partially premixed and laminar Flamelet PDF”燃烧模型现在可以运行一个替代的混合系数-称为“Weighted Reaction Progress”模型的反应过程处理。在维护与以前的处理相兼容的同时，它对主要/次要空气混合有一个重要的改进机制。一些湍流燃烧速度的关系可以使用：Zimont，Peters和Muller。l Chemistry (NOx)的后处理过程对CFX11.0是一个重要的补充：污染物质可以在运行结束时得到解，因此这是真实的后处理步骤，比在化学反应中直接包括Nox反应更快更有效。l 对瞬态模拟实现了火花点火模型，它对启动燃烧过程的条件指定位置比较合适。模型描述了火花核心的初始成长直到网格能够充分地求解燃烧过程的开始。在CFX-11.0中的辐射改进包括Monte Carlo和DTM辐射求解器的更快的运行速度及GGI交接面辐射模拟的显而易见的速度改进。添加了一个新的热辐射传递模式选项。这个选项控制辐射求解器是否运行在“Surface to Surface”或“Participating Media”模式中。“Participating Media”模式与以前的版本一样。“Surface to Surface”选项是非分担介质情况的增强，并与DTM 和Monte Carlo两模型一起工作。这个模式因为热的散发和吸收忽略了体辐射源。体源影响通过粗化辐射网格而被忽略，仅包括最小数量的体辐射单元，同时保留全部的边界网格。域交接面在CFX-11.0中对域的交接面有大量的扩充。最重要的是支持周期性GGI和指定的压力变化或质量流速。用这个新功能，全面开发的管流，管排流动，网/风扇可以在交接面上模拟。边界条件和边界源 对边界条件的指定已做了不断的改进。对能量方程的总焓（Total Enthalpy）边界现在用于流动领域中并支持下列材料类型：理想气体（ideal gas），真实气体（real gas），湿蒸汽（wet steam），混合物（mixtures）。带相变的干的或湿的可压缩流动情况都可以用这个边界条件模拟。零梯度（“Zero Gradient”）入口对体积分量方程在CFX11.0中已被扩充。这些入口可以用于MPF情况，特别是自由曲面（Free Surface）问题。边界源（Boundary source）项的应用在CFX11.0中已扩展到入口和出口。欧拉多相（Eulerian Multiphase）的扩展在欧拉多相（Eulerian Multiphase）模型在CFX-11.0中已进行大量的模型扩展。已经实现非平衡成核（Non-Equilibrium Nucleation）模型，它支持一个气体相与扩散的液滴相（扩散相的形态可以在交接面上设置为“Droplets with Phase Change”（带相变的液滴）。一个同质成核模型自动计算液滴形成数量和位置。假定液滴是单分散的情况下可以预测直径的分布。单质（单一速度域）和非单质（每个相的速度域）多相这两者都可在这个模型中使用。进一步，水（Water）的一个新的状态方程，IAPWS-IF97工业标准已经被添加进来。这个状态方程对下列介质提供了内置的属性：l 过热水蒸汽l 压缩的液体l 超临界液体l 液体和水蒸汽饱和属性l 亚稳态水蒸汽和液体属性这模型用于平衡和非平衡的沸腾、气穴、蒸发、冷凝模型，附加在单相干蒸汽模拟。通过添加一个耦合体积因子（Coupled Volume Fraction（CVF）非线性迭代策略的对自由曲面（Free Surface）计算也做了重大的改进。这种方法严格耦合V，P和体积因子。隔离耦合算法（SVF）仍然是缺省的算法，但CVF可以在求解器的控制页面GUI上很容易地激活。可以发现这种方法对自由曲面流动应用特别有效。CFX-Pre前处理器 在支持所有新的物理模型的同时，CFX-Pre提供对CFD物理前处理过程的应用和性能的不断改进：区域创建和编辑：通过拾取网格面，2D区域的创建与编辑能力被引进。一系列拾取方式有：face（面），flood和polygon（多边形）。应用：新的设计移除界面的混乱，简化了你的模拟窗口，使软件更易使用。新的树状样式和动作被引进，树中的右击选项是根据上下文的。页面工作空间也在这个版本中革新过。所有的物理编辑器现在作为页面内嵌，并很少有弹出菜单。也可以使用创建和编辑对象的“视图右击”选项。快速设置模式已经扩展支持“Multi-component”（多组分）和“Multiphase”（多相）流动。进口和出口边界被自动生成。缺省域和交界面生成当导入网格时，一个缺省域（Default Domain）被创建封装了所有的未被配置的3D网格区域。这补充了以前版本的缺省边界（Default Boundary）机制。另外，缺省域交界面（Default Domain Interfaces）在域之间（和域内）生成，在此，这些域是拓扑连接的。ANSYS的“接触检测”（Contact Detection）能力用于确定网格在哪儿接触。当一个边界域改变时这些交接面动态生成，而不是在“写求解器文件”阶段，就象以前版本。CFX-Post后处理器CFX-11.0包含大量新特征，它体现了在CFX-Post内的交互和应用的重要改进：自动报告生成，图标的保存，加载多个结果文件的能力，ANSYS结构化结果支持，添加时间布能力，网格位移放大，修改解的变量能力。详见下面所述。ANSYS .rst文件支持：CFX-Post支持ANSYS文件：.rst，.rth，.rmg和 .rft的加载和后处理。瞬态ANSYS数据可以被处理，位移放大也可以应用。也支持壳单元（Shell Elements）。多数据文件：两个或多个数据文件现在可以在后处理的一个会话中加载进后处理中。在视图上可以应用一个偏置。这对同时加载CFX .res文件和ANSYS .rst（或其他格式）结果文件并在一个会话中浏览它们很有用。全局变量范围对所有文件都通用。直接模式对象的拖拉：当拖拉平面，等面或线，这些对象直接重新计算并不需要释放按钮。报告生成：所有图表，表格，图形和注释自动变成报告内容。报告组件顺序可以调整，图形可以是3D视图文件或位图。可以使用不同的输出格式，包括HTML。透平后处理：透平后处理（Turbo Post）环境现在包括从轮毂到轮缘点的质量Mass和Area的加权分布。还有，一个新的Blade Aligned Streamwise Location坐标可以用于用叶片进气边和叶片出气边排列轮毂到轮缘线。用表达式代替变量：任何求解结果变量在CFX-Post 11.0中都可以通过一个表达式来重新定义并写回结果文件中。这仅支持CFX文件，不支持时间步或多文件模式。Beta特性ANSYS CFX 11.0包括Beta特性。这些特性已经得到了有限的测试。参考CFX Release Notes。支持的平台下表列出支持CFX-11.0的平台：销售商/芯片支持的操作系统CFX独立版本运行在ANSYS Workbench中的CFXSun (UltraSPARC) Solaris 9/10 Solaris 9/10 SGIIRIX 6.5.19 + later (Solver only) IBM (Power RISC)AIX 5.3 HP-Compaq Tru64 Unix 5.1 (Solver only) HP-UX PA-RISC HP-UX 11i v1Intel Itanium 2 (IA 64) -HPUXHP-UX 11i v2Intel Itanium 2 (IA 64) -LinuxRed Hat Enterprise Linux 3 Red Hat Enterprise Linux 4 SLES 9.x SGI Propack 3/4 Intel IA32 and AMD AthlonWindows XP Windows 2000Red Hat Enterprise Linux 3Red Hat Enterprise Linux 4SLES 9.x SuSE Professional 9.x/10.0 Windows XP Windows 2000Red Hat Enterprise Linux 3Red Hat Enterprise Linux 4SLES 9.x SuSE Professional 9.x Intel IA64 and AMD AthlonWindows XP 64Red Hat Enterprise Linux 3Red Hat Enterprise Linux 4SLES 9.x SuSE Professional 9.x/10.0 Windows XP 64Red Hat Enterprise Linux 3Red Hat Enterprise Linux 4SLES 9.x SuSE Professional 9.x 定制ANSYS CFX概述这一章讨论：l ANSYS CFX资源配置文件l 站点配置文件l 用户配置文件l ANSYS CFX资源配置文件语法l 在cfx5rc文件中的资源设置ANSYS CFX资源配置文件当ANSYS CFX启动时，它读几个资源配置文件。通过创建你自己的当地的和本站点的配置文件，你可以修改ANSYS CFX的行为来满足你的要求。配置文件的一个常规应用是设置到认证文件的路径或认证服务器。站点配置文件如果你从远程文件系统访问ANSYS CFX文件，你的系统管理员可以创建本站点的资源配置文件。ANSYS CFX按下列顺序首先查找这样的文件：1. /config/cfx5rc-.txt2. /config/cfx5rc-.txt3. /config/cfx5rc-.txt4. /config/cfx5rc.txt5. /config/cfx5rc-site.txt在此：l host 是计算机的主机名称，在这台计算机上ANSYS CFX正在运行。l arch 是计算机的体系结构，在这台计算机上ANSYS CFX正在运行。l os 是计算机的操作系统，在这台计算机上ANSYS CFX正在运行。你可以在CFX Launcher的菜单条上通过选择Show Show System 来查找host，arch和os的值。在Windows操作系统上，os是winnt。注意：在这些文件中的任何资源文件设置将影响ANSYS CFX的所有用户，除非用户在他们个人用户的ANSYS CFX资源配置文件中覆盖了这些变量。用户配置文件在查找本站点配置文件后，ANSYS CFX搜索下列用户配置文件：l cfx5rc-.txt l cfx5rc-.txt l cfx5rc-.txt l cfx5rc.txt 以及在下列目录中查找没有.txt后缀的相同文件：l 在Windows操作系统中：C:Documents and Settings.cfx11.0是计算机上的用户名称。如果你没有主（home）目录，那么ANSYS CFX在环境变量HOME中指向的目录查找。l 在UNIX操作系统中：/.cfx/11.0/ and /CFX/11.0/在此 表示你的主目录（home directory）（如果有的话）。ANSYS CFX资源配置文件语法ANSYS CFX资源配置文件应仅由下列语句组成：l 行开始符#，这是注释语句。l 变量赋值，如：CFX5EDITOR=textedit赋值语句右边可以包含对以前的赋值变量通过在这个变量名称前加$来引用；如：CFX5BROWSER=$CFX5EDITOR注意：在ANSYS CFX的以前版本中，这些文件可以包含任意的Bourne shell命令。现在不再支持。资源名称ANSYS CFX使用下列字符串开头的变量名称：l CFDS_l CFX_l CFX4l CFX5l CUE_你不能设置设置任何以这些字符开头的你自己的变量名称。在cfx5rc文件中的资源设置你可以发现ANSYS CFX的资源是通过CFX Launcher的菜单条上的Show Show Variables 选项设置的。这儿显示了所有已设置的资源清单。尽管你可以修改列在这儿的大部分资源的值，通常仅修改它们的一小部分是有好处的。如下表所述：资源说明CFX5BROWSER设置一个程序用于在ANSYS CFX浏览文件。在Windows中，缺省的浏览器是Notepad。在UNIX中，缺省值与系统有关，但如果可用，就使用通用平台环境文件浏览器dtpad。这个命令必须启动其自己的X窗口，因此，如果你想使用浏览，你只能这样设置：CFX5BROWSER=xterm -e viewCFX5EDITOR设置一个程序用于在ANSYS CFX编辑文件。在Windows中，缺省的浏览器是Notepad。在UNIX中，缺省值与系统有关，但如果可用，就使用通用平台环境文件编辑器dtpad。这个命令必须启动其自己的X窗口，因此，如果你想使用浏览，你只能这样设置：CFX5EDITOR=xt