CFX12齿轮泵动网格要点

1、在CFX12中侵入式实体实例-齿轮泵（本例来源CFX12的帮助文件）名称：利用侵入式实体对齿轮泵进行流体动力学仿真模拟说明：侵入式实体是CFX12中新增加的功能，利用该方法，可以不 用进行几何重构和网格重新划分而获得将单个连续流体域分割成多个 不连续流体域的流体仿真结果；而在以前的流体分析中，一般要求计 算的流体域是连续的，即流体计算需要计算连续性方程。F面开始我的学习之旅!目录1、本例的特征说明32、求解问题的总体简述43、开始之前的准备64、启动 CFX-Pre75、在CFX-Pre模块中进行问题的定义 86、 导入网格97、生成定义时间步长和总体计算时间的CEL表达式 10& 设

2、定分析类型119、生成计算流体域1210、生成流体域界面 1511 '生成边界条件1712、设定求解控制1813、设定输出控制1914、写出CFX求解的*def定义文件 2015、利用CFX-Solver求解器获得模拟计算结果 2116、在CFX-POST模块中进行后处理221'本例的特征说明在本例中，将会学习到如下内容：设定一个侵入式实体域应用一个“考虑旋转”的墙边界条件利用CEL表达式监视求解过程的执行在CFX-POS中生成XY坐标的瞬态图表生成一个结果动画Comp onentFeatureDetailsCFX-PreUser ModeGe neral ModeDoma i

3、n TypeImmersed SolidFluid Domai nAn alysis TypeTran sie ntFluid TypeCon ti nu ous FluidBoun dary Con diti onsInlet Boun daryOutlet Boun daryDomai n In terfaceFluid FluidCFD-PostChartsMass Flow RatePressure Differe neeAni mat io nVelocity VectorMovie入口进口通道外转子的表面出口通道出口内转子2、求解问题的总体简述在本例中，你将模拟如下图的一个齿轮泵。

4、利用CFX中的侵入式实体功能对于流过流体的齿轮泵进行模拟计算。InlH ChannelOiltierCHrtlel Chaiibel奇 tevsA7Smfdce of Omer RotorInletInlet cha nnelSurface of outer rotorOutlet cha nnelOutletInner rotor在入口处有相对总体压力10 Psi，在出口处静态压力为参考压力。在齿 轮泵内部，齿轮转速7 rps，齿轮泵外部转速6 rps，流体所在的区域直径 约7.3cm。1对于泵内部旋转的齿轮，利用侵入式实体进行模型设定，对于泵内的流体利用旋转流体域进行模型设定，2而对于人口

5、和出口的流体通道设定为静态域。3对于本齿轮泵外部的静态泵壳采用“考虑旋转”的墙体边界条件，在与人口和出口流体通道非重叠的部分，位于正Z轴方向；4对于泵外壳上的齿轮上表面，设定为旋转墙，在与入口和出口流体腔 体的非重叠的部分，位于负Z轴方向。对于周期性的旋转流体，需要满足如下条件:(1 )旋转流体域的网格需要有周期性的旋转，以至于看起来每个齿流过流体之后是一样的；(2 )侵入式实体的外部边界网格,应该是周期性旋转的，以至于看起来每个内部的齿流过流体之后是一样的；(3 )一个整数倍的总体时间步长应该与单个齿流过流体的时间相对应3、开始之前的准备建议您完成之前的例子学习之后再进行本例的学习，如果这个

6、例子是您 学习的第一个例子，请按顺序参考如下部分：(1)在标准模式下设定工作目录并启动CFX(2) 在ANSYS Workbenc中运行CFX的例子。(3)改变显示颜色。(4 )执行一个例子任务文件。4、启动 CFX-Pre准备工作目录，并使用CFX的Example目录中的文件ImmersedSolid.preImmersedSolid.gtm(2)设定工作目录,启动CFX-P©5、在CFX-Pre模块中进行问题的定义如果您想自动定义本例子文件，请运行ImmersedSolid.Pre文件。如果 您想手动执行，请按顺序执行如下步骤：(1)在 CFX-Pre 中，选择 File->

7、;New Case ；(2)选择Ge neral并点击OK(3)选择 File->Save Case As ；(4)在 File Name 中输入 ImmersedSolid.cfx ；点击Save o6、导入网格在 Outline 树状视图中编辑 CaseOptions->General，将 AutomaticDefault Domain关闭，在后面将已导入网格的方式手动生成3个域，并点击OK(2)选择File->lmport->Mesh导入网格文件；(3)选择网格文件类型CFX Mesh (*gtm *cfx)，并选择工作目录下的ImmersedSolid.gtm，

8、并点击 Open7、生成定义时间步长和总体计算时间的CEL表达式接下来，您将生成一个表达式用于瞬态流体分析的时间步长设定。对于单个齿，转过一个通道需要"42s的时间，将该时间段分解成30个部分：在主菜单中 选择 lnsert->Expressions， Functions andVariables->Expressi on ；(1 )在Insert Expression对话框中，输入dt，并点击OK(2)设定Definition为(1/42) s /30 ，并点击Apply生成该表达式。接着，您将生成一个表达式用于定义总体计算时间。设定总体计算时间为3个齿流过流体，从而形

9、成周期性流动的现象，具体步骤如下：(1)生成一个名称为total time的表达式；(2)设定DHMtion为(3/42) s，并点击Apply生成该表达式。8设定分析类型将分析类型设定为瞬态，并使用之前定义好的CEL表达式，具体设定信息见下表:(1)在 Outline 树中,编辑 Analysis Type ；(2)应用下表的设定;TabSett ingValueBasic Sett ingsExter nal Solver Coupli ng > Optio nNoneAn alysis Type > Optio nTran sie ntAnalysis Type > T

10、ime Duration > OptionTotal TimeAnalysis Type > Time Duration > Total Timetotal time 国An alysis Type > Time Steps > Optio nTimestepsAn alysis Type > Time Steps > TimestepsdtAn alysis Type > In itial Time > Optio nAutomatic with ValueAn alysis Type > In itial Time > Ti

11、me0sF You first n eed to click En ter Expressi on beside the field.点击OK9、生成计算流体域本例需要3个计算域，2个流体域以及1个侵入式实体域：生成一个侵入式实体域，步骤如下：(1)在主菜单下选择Insert > Domain ，或点击Domain按钮。(2)在Insert Domain对话框中，设定名称为ImmersedSolid并点击OK.(3)应用如下的设定：TabSett ingValueBasic Sett ingsLocati on and Type > Locati onInner RotorLoca

12、ti on and Type > Doma in TypeImmersed SolidLocati on and Type > Coordi nate FrameCoord 0Domai n Models > Doma in Moti on > Optio nRotat ingDoma in Models > Doma in Moti on > An gular Velocityev sA-1Domain Models > Domain Motion > Axis Definition > Optio nTwo Poi ntsDomain

13、Models > Domain Motion > Axis Definition > Rotati on Axis From0.00383, 0, 0Domain Models > Domain Motion > Axis Definition > Rotatio n Axis To0.00383, 0, 1点击OK.一生成一个静态流体域，步骤如下：(1)生成一个域，名称为Stati on aryFluid(2)应用如下的设定：TabSett ingValueBasicSett ingsLocatio n and Type > Locati onCha

14、nn elsLocatio n and Type > Doma in TypeFluid Domai nLocatio n and Type > Coord in ate FrameCoord 0Fluid and Particle DefinitionsFluid 1Fluid and Particle Definitions > Fluid 1 >Material LibraryTabSett ingValueOptio nFluid and Particle Definitions > Fluid 1 >MaterialWaterFluid and P

15、article Definitions > Fluid 1 > Morphology > Opti onCon ti nu ous FluidDoma in Models > Pressure > Refere nee Pressure1 atmDoma in Models > Buoya ncy > Opti onNon Buoya ntDoma in Models > Doma in Moti on > Optio nStati onaryDoma in Models > Mesh Deformati on >Optio n

16、NoneFluid ModelsHeat Tran sfer > Optio nNoneTurbule nee > Opti onk-Epsilo nTurbule nee > Wall Fun eti onScalableCombusti on > Opti onNoneThermal Radiati on > Optio nNoneIn itializatio nDomain Initialization(Selected)Domain Initialization > Initial Conditions >Velocity TypeCartes

17、ia nDomain Initialization > Initial Conditions >Cartesia n Velocity Comp onents > Optio nAutomatic with ValueDomain Initialization > Initial Conditions >Cartesia n Velocity Comp onents > U0 m sA-1Domain Initialization > Initial Conditions >Cartesia n Velocity Comp onents >

18、 V0 m sA-1Domain Initialization > Initial Conditions >Cartesia n Velocity Comp onents > W0 m sA-1Domain Initialization > Initial Conditions > Static Pressure > Optio nAutomatic with ValueDomain Initialization > Initial Conditions > Static Pressure > Relative Pressure0PaDom

19、ain Initialization > Initial Conditions > Turbule nee > Opti onMedium Inten sity and Eddy Viscosity Ratio(3)点击OK生成一个旋转流体域，步骤如下：(1 )在 Outline 树状视图中，右击 Simulation->FlowAnalysis1->StationaryFluid 并选择 Duplicate。(2)右击 Simulation->Flow Analysis 1->Copy of StationaryFluid并选择Rename(3)将该

20、域改名为RotatingFluid(4)编辑 RotatingFluid(5)应用如下的设定TabSetti ngValueBasic Sett ingsLocatio n and Type > Locati onGear ChamberDoma in Models > Domai n Motio n > Optio nRotat ingDoma in Models > Domai n Motio n > An gular Velocity6 rev sA-1Domai n Models > Domai n Motio n > Axis Definit

21、ion > OptionCoordin ate AxisDomai n Models > Domai n Motio n > Axis Definition > Rotation AxisGlobal Z(6)点击OK10、生成流体域界面增加一个域界面用于连接StationaryFluid和RotatingFluid域，步骤如下：(1 )在主菜单中点击In sert->Doma in In terface 或者点击Domain In terface 按钮。(2 )接受缺省的域界面名称并点击0K(3)应用如下表格中的设置：TabSetti ngValueBasic

22、Sett ingsIn terface TypeFluid FluidIn terface Side 1 > Domai n (Filter)Stati on aryFluidIn terface Side 1 > Regi on ListCha nnel SideIn terface Side 2 > Doma in (Filter)Rotati ngFluidIn terface Side 2 > Regi on ListChamber SideIn terface Models > Opti onGen eral ConnectionIn terface M

23、odels> FrameCha nge/Mixi ng Model > Optio nTran sie ntRotorStatorIn terface Models > Pitch Change > Optio nNoneMesh Conn ection Method > Mesh Connection > Opti onGGIAdditi onal In terfaceModelsMass and Mome ntum > Optio nCon servativeIn terface FluxMass and Mome ntum > In ter

24、face Model > Optio nNone(4)点击OK应用一个考虑旋转的非滑移的墙体条件到非重叠的旋转域的侧面上，因为该表面代表了泵的静态外壳。(1)编辑 Rotat in gFluid->Domai n In terface 1 Side 2若该对象未出现在树状视图中,则在 Case Optio ns->Ge neral中选择“Show In terface Boun daries in Outli ne Tree ” 并点击 OK(2)应用如下表格中的设定:TabSett ingValueBoun dary DetailsNono verlap Con diti

25、ons(Selected)Nono verlap Con diti ons > Mass and Mome ntum > Optio nNo Slip WallNono verlap Con diti ons > Mass and Mome ntum > Wall Velocity(Selected)Nono verlap Con diti ons > Mass and Mome ntum > Wall Velocity > Optio nCoun ter Rotat ingWall(3)点击OK应用旋转的非滑移墙体条件到静态域侧面的非重叠部分，因为该

26、部分代表了泵的外齿,并且关于Z轴转速6rps。(1)编辑 Statio naryFluid->Domai n In terface 1 Side 1 (2)应用如下表格中的设定:TabSetti ngValueBoun daryDetailsNono verlap Con diti ons(Selected)Nono verlap Con diti ons > Mass and Mome ntum >Optio nNo Slip WallNono verlap Con diti ons > Mass and Mome ntum > WallVelocity(Sel

27、ected)Nono verlap Con diti ons > Mass and Mome ntum > WallVelocity > Optio nRotati ng WallNono verlap Con diti ons > Mass and Mome ntum > Wall Velocity > An gular Velocity6 rev sA-1Nono verlap Con diti ons > Mass and Mome ntum > Wall Velocity > Axis Defin iti on > Optio

28、 nCoordin ateAxisNono verlap Con diti ons > Mass and Mome ntum > Wall Velocity > Axis Defin iti on > Rotation AxisGlobal Z11、生成边界条件生成人口的总体压力10 psi边界条件:并选择(1 )在 Outline 树状视图中,右击 StationaryFluidlnsert->Boundary。(2)将Name设定为in并点击OK应用如下表格中的设定TabBasic Sett ingsSetti ngValueBoun dary TypeIn

29、letLocati onIn letBoun daryDetailsMass And Mome ntum > Opti onTotal Pressure (stable)Mass And Momentum > RelativePressure10 psiFlow Direction > Opti onNormal to Boun dary Con diti onTurbule nee > Opti onMedium (Inten sity = 5%)(4)点击OK生成出口静态压力位参考压力的出口边界条件:生成一个名称为out的边界条件在StationaryFluid域之

30、中(2)应用如下表格中的设定TabSetti ngValueBasic Sett ingsBoundary TypeOutletLocatio nOutletBoun dary DetailsMass And Mome ntum > Optio nAverage Static PressureMass And Mome ntum > Relative Pressure0PaMass And Mome ntum > Pres. Profile Ble nd0.05Pressure Ave rag ing > Opti onAverage Over Whole Outlet

31、(3)点击OK13、设定输出控制点击Solver Control 按钮(2)应用如下表格中的设定TabSetti ngValueBasicSett ingsAdvecti on Scheme > Opti onHigh Resoluti onTran sie nt Scheme > Optio nSecond Order BackwardEulerTransient Scheme > Timestep Initialization > OptionAutomaticTurbule nee Numerics > Optio nFirst OrderCon verge

32、 nee Con trol > Min. Coeff. Loops1Con verge nee Con trol > Max. Coeff. Loops10Con verge nee Con trol > Fluid Timescale Con trol > Timescale Con trolCoefficie nt LoopsCon verge nee Criteria > Residual TypeRMSCon verge nee Criteria > Residual Target1.0 E -4(3)点击0K对于瞬态结果文件进行求解输出控制，用于记录每个时间步长的压力、速度 等信息：(1)点击 Output Control。(2) 点击Trn Results标签项。(3)在Transient Results列表项中，点击Add new item按钮，设定Name 为 Transient Results 1，再点击 OK(4)对于Transient Results 1应用如下的设定：Sett ingValueOptio nSelected VariablesFile Compressi onDefaultOutput