科研流体模拟.通用cfd软件cham phoenics v2009及培训教程基础内容中文版

1、2022-4-221PHOENICS2010PHOENICS2010初级培训教程初级培训教程 上海飞熠软件技术有限公司上海飞熠软件技术有限公司 地址：上海钦州南路地址：上海钦州南路8181号号1916-19191916-1919室室 网址：网址： 主讲：余祖斌主讲：余祖斌（TECPLOT，PHOENICS，FLOW3D，GRIDGEN，FLOWNEX国内代理）2022-4-222 第一章 PHOENICS软件基本介绍 第二章 PHOENICS-VR应用设置 第三章 案例操作练习2022-4-223 第一章 PHOENICS软件基本介绍1.1 1.1 基本简介基本简介1.2 1.2 应用范围应用

2、范围1.3 VR1.3 VR操作界面操作界面1.4 PHOENICS1.4 PHOENICS主要结构主要结构1.5 PHOENICS1.5 PHOENICS模拟思路模拟思路2022-4-2241.1 1.1 基本简介基本简介第一章 PHOENICS软件基本介绍 世界上第一套计算流体与计算传热学商用软件 PHOENICS-81 1981年 PHOENICS2009 2010年 发展至今。PHOENICS Parabolic Hyperbolic or Elliptic Numerical Integration Code Series2022-4-2251.2 1.2 应用范围应用范围 建筑及暖

3、通设计优化建筑周边的空气流动及温度分布建筑表面的风压系数建筑内部空间的空气流动及温度分布Wind (S-W)2022-4-226 其他应用范围航空航天、船舶、汽车、环境、能源动力、化工等领域还可模拟流体流动、传热、化学反应及相关现象动力机械船舶2022-4-2271.3 VR1.3 VR操作界面操作界面菜单栏工具栏标题计算域2022-4-228计算域尺寸定义计算域尺寸定义2022-4-2292022-4-22102022-4-22111.3 VR1.3 VR操作界面操作界面- -菜单栏菜单栏新建算例新建算例打开已有的案例打开已有的案例从案例库中调入例子从案例库中调入例子读入读入Q1文件文件打开

4、结果文件打开结果文件打开监视窗口打开监视窗口保存保存保存图片保存图片FileFile2022-4-2212检查点参数设置检查点参数设置添加文本添加文本后处理时可用后处理时可用绘制线性图绘制线性图调整鼠标旋转速度调整鼠标旋转速度调整缩放速度调整缩放速度调整光线调整光线标题标题SettingsSettings2022-4-2213调整视窗调整视窗常用控制面板常用控制面板工具栏管理工具栏管理定义位置定义位置定义尺寸定义尺寸复制复制阵列阵列ViewView2022-4-2214前处理前处理求解：一般求解及并行求解求解：一般求解及并行求解后处理后处理修补工具修补工具RunRun2022-4-2215/p

5、hoenics/d_polis/d_docs/facetfix/building.stl , 经过修补后的文件会自动保存为经过修补后的文件会自动保存为building0.dat修补工具介绍：修补工具介绍：有破面的有破面的STL文件文件调用破面的调用破面的stl确定修复位确定修复位置或者默认置或者默认全部修复全部修复开始修复开始修复2022-4-2216OptionOption改变字体参数改变字体参数改变背景色改变背景色后处理与后处理与tecplot软件接口软件接口2022-4-2217前处理前处理求解器求解器后处理后处理1.4 PHOENICS1.4 PHOENICS主要结构主要结构2022-

6、4-22181.5 PHOENICS1.5 PHOENICS模拟思路模拟思路模型模拟结果划分网格简化解数理模型方程实物离散指导2022-4-22192.2 PHOENICS2.2 PHOENICS前处理设置前处理设置2.4 PHOENICS2.4 PHOENICS开放性开放性2.3 PHOENICS2.3 PHOENICS后处理后处理 第二章 PHOENICS-VR应用设置2.1 2.1 仿真操作流程仿真操作流程2022-4-2220 第二章 PHOENICS-VR应用设置2.1 2.1 仿真操作流程仿真操作流程物质属性及其模型选择简单的模型 可在PHOENICS中直接建立复杂的模型可从cad

7、中建模，再将模型导入PHOENICSInlet 风速或者流量OpeningWind -根据当地的气象数据设置参数等迭代计算 后处理查看结果前处理操作建立仿真模型设置边界条件调整网格2.2.1 模型建立2.2.2 物性及求解模型的选择2.2.3 边界条件设置2.2.4 计算域网格的调整 网格疏密的调整操作 PARSOL功能（对网格质量的优化）2.2.5 其他相关设置初始化设置源相设置Output设置Numerics选项设置2022-4-22212.2 PHOENICS2.2 PHOENICS前处理设置前处理设置2022-4-22222.2.1模型的建立 PHOENICS自带模型种类多样，例如：人

8、体形状，各种家具等2022-4-2223CAD模型导入PHOENICS软件的几点要求如下：CAD的导出：1.必须是三维实体图形2.图形实体位于第一象限3.输出格式为ASCII码 复杂的模型可从CAD或PROE等建模，再将模型导入PHOENICS2.2.1模型的建立2022-4-2224建模步骤打开菜单栏ViewControl panel，即可出现VR Editor快捷菜单，单击Obj菜单；弹出Object管理菜单，选择ObjectNew，显示New Object（新建物体）、Import CAD Object（导入CAD文件）和Import CAD Group（导入CAD组件）；2022-4-

9、2225选择New Object，打开新建物体对话框。设置物体的类型、大小、位置和形状。给物体命名，设置类型（实体Blockage、风口Inlet、风机Fan等）设置物体形状，打开shape，从Geometry对话框可以找到PHOENICS自带的各种各样几何形状的物体。2022-4-2226设置新建物体的大小设置新建物体的位置2022-4-2227CAD File可以导入CAD文件，Import by group可以导入多个CAD文件。单击CAD File，打开对话框，找到所建的STL文件；2022-4-2228浏览找到stl文件所在的地方，（存放stl文件的路径为英文路径）将文件读入进来之后

10、点ok ，弹出如下窗口须注意：CAD与PHOENICS软件的单位统一2022-4-2229PHOENICS的默认单位为米，假如CAD中尺寸单位为毫米，此处修改为：0.001 点击applyok 根据需要选择下面的参数：根据需要选择下面的参数： Take size from Geometry file Yes-读取物体的几何尺寸读取物体的几何尺寸 Take position from Geometry file Yes-读取物体的位置读取物体的位置 Origin of CAD co-ordinate system From CAD-原原CAD坐标坐标 Geometry scaling facto

11、r 1.000000-单位换算单位换算 CAD X Y Z align with VR X Y Z - CAD坐标对应关系坐标对应关系2022-4-2230设置物体类型设置温度/热量设置物体的属性物体类型物体类型描述描述Blockage3D, 固体或者流体固体或者流体. 提供热源和动量源提供热源和动量源Inlet2D, 通风口（速度、体积流量、质量流量）通风口（速度、体积流量、质量流量）Angled-in3D, 不规则通风口不规则通风口Wind3D, 三维风环境、包括周边边界条件三维风环境、包括周边边界条件Wind_Profile2D, 二维风廓线二维风廓线Opening 2D, 设置压力边界

12、条件设置压力边界条件Angled-out3D, 不规则物体表面压力边界条件不规则物体表面压力边界条件Plate2D, 没有厚度的障碍物没有厚度的障碍物.也可以作为多孔介质也可以作为多孔介质Thin Plate2D, nominal thickness for heat transfer.标称厚度传热介质标称厚度传热介质Fan2D, 通风机组通风机组Point_history某个位置的瞬态数据存储某个位置的瞬态数据存储2022-4-2231Fine Grid Vol3D ，细化网格，细化网格User Defined2D or 3D, 用户自定义用户自定义 (PATCH/COVAL). Cellt

13、ype 2D or 3D, 用户自定义用户自定义 (cannot affect grid). Null2D or 3D. 用于控制和改善网格用于控制和改善网格PCB 3D, 非各向同性热传导固体或者流体非各向同性热传导固体或者流体Pressure Relief 某个位置设置压力点源某个位置设置压力点源Person设置人体的坐站姿势和热量设置人体的坐站姿势和热量People设置人体的热量设置人体的热量ROTOR3D,圆柱极坐标系统内旋转坐标域圆柱极坐标系统内旋转坐标域Drag_lift3D, 计算作用力计算作用力 Assembly2D or 3D 容器组件，管理其他组件容器组件，管理其他组件Tr

14、ansfer2D, 用于计算的热源用于计算的热源Clipping_plane3D, 剪辑图像，不影响计算结果剪辑图像，不影响计算结果2022-4-22322022-4-22332.2.2 物性及模型的选择 物质属性的选择:材料属性有固体，液体，气体和其他材料选择 从以下界面可以选择PHOENICS已有的材料属性2022-4-2234PHOENICS中如何加载自己的材料属性用记事本打开这个文件phoenicsd_earthprops材料属性包括：1 density, kg/m*3 2 kinematic viscosity, m*2/s, 3 specific heat, joules/(kg*

15、degC) 4 thermal conductivity, watts/(m*degC) 5 thermal expansion coefficient,(degC)*(-1)6 compressibility, or the reciprocal of Youngs Modulus in the case of solids, m*2/Newton以0号物性为例子： Air at 20 deg C, 1 atm, treated as pressible01.1891.544E-051005.00.02583.41E-30.0PRPSdensityviscosity specific hea

16、tconductivitythermal expansion coefficientcompressibility, or the reciprocal of Youngs Modulus in the case of solidskg/m*3m*2/skg*degCm*degC(degC)*(-1)m*2/Newton物号密度 粘度比热导热系数热膨胀系数压缩系数或杨氏莫量2022-4-2235将自己要编辑的物质按照各物质属性编写好，在相应的空缺位置对号入座2022-4-2236 模型的选择主要在domain setting 窗口的Models里面选择,Model里面还有一些其他的常用模型：速

17、度和压力场，温度场，舒适度，湿度，烟气等。2.2.2 物性及模型的选择2022-4-2237舒适度：PMV预测平均热感觉指标湿度计算：包括湿度率和相对湿度等 2022-4-2238空气龄计算2022-4-2239烟气计算：PMV、烟气密度、可视度 2022-4-22402022-4-22412.2.3 边界条件设置散流器例如：散流器类型2022-4-22422022-4-22432022-4-22442022-4-2245喷淋 Wind2022-4-22462022-4-22472.2.4 计算域网格的调整单击Geometry，设定计算域，具体如下：1.坐标系的选取，有笛卡尔坐标，圆柱极坐标，

18、贴体坐标；2.定常和非定常求解选择；3.计算域的设置，即Domain Size；4.网格的设置，即Number of cellsa. 网格疏密的调整操作2022-4-2248坐标系选择坐标系选择稳态与非稳态稳态与非稳态计算域尺寸计算域尺寸网格数网格数分块网格分块网格加密处理加密处理PARSOL2022-4-2249b. PASOL技术对网格质量优化PARSOL技术就是一种捕捉曲面和网格的交点，然后线性连接起来，从而避免了边界上因结构化网格而产生的阶梯形。 2022-4-2250处于off或on状态时候，所得的网格质量差别如下图所示2022-4-2251同样的网格尺寸与大小，当pasol功能处于

19、off时：物体的外形扑捉如图 当pasol功能处于on时：物体的外形扑捉如图 ：锯齿状外形消失，外观形象逼真2022-4-2252如果有一定网格划分基础的话，可以分别打开X direction、Y direction、Z direction。可以对各个区块详细划分。单机Free all，则会均匀划分网格c .网格均匀化Free all2022-4-2253正负号表示网格变化方向|Power|1,表示网格渐渐变大|Power|1,表示网格渐渐变大|Power|1,表示网格渐渐变小2022-4-2255e. 物体影响网格（ Object affects grid ）在PHOENICS 2010版本

20、中，物体影响网格（ Object affects grid ）功能可以对三个方向进行选择2022-4-2256f. Null 物体 创建划分网格的区域2022-4-2257d. 嵌套网格（Fine_Grid_Vol）：网格局部细化2022-4-22582.2.5 其他相关设置Activate Restart for all variables，激活后将以上次计算结果为初始条件进行计算，另一个是Reset initial values to default，重新开始计算。 a. 初始化设置2022-4-2259b. 源相设置2022-4-2260c. Output选项设置Output项可以设置监

21、视点的位置 ，合成速度输出设置，瞬态求解时各时刻输出数据的存储设置等等2022-4-2261d. Numerics选项设置可以设置计算时间（迭代步），收敛参数，松弛因子，差分格式等。2022-4-2262开启自动收敛开启自动收敛松弛相设置：建议开启松弛相设置：建议开启PhoenicsPhoenics自动收敛设置。自动收敛设置。2022-4-2263关闭自动收敛后，手动调整收敛值时的建议关闭自动收敛后，手动调整收敛值时的建议0.3-10.3-10.01-10.01-1关闭自动收敛关闭自动收敛2022-4-2264单击单击 Run, Post processor, 选择选择 GUI Post pr

22、ocessor (VR Viewer) 。2.3.1 PHOENICS自带的VR-viewer2.3 PHOENICS2.3 PHOENICS后处理后处理2022-4-2265单击单击 快捷栏快捷栏C按钮按钮 查看其他变量查看其他变量 设置颜色标尺的最大最小值设置是否显示等值线设置是否填充非颜色块设置是否用平均值设置颜色是否连续设置颜色块个数设置颜色透明度选择不同变量2022-4-2266设置矢量箭头长度设置矢量箭头疏密度2022-4-2267设置等值面图设置查看范围2022-4-2268显示网格显示切片 显示最大最小值显示红色铅笔显示网格位置显示坐标轴显示项目标题 显示颜色条2022-4-2

23、269保存图片保存图片69 2.3.2 动画制作2022-4-2270动画制作（动画制作（i104为例瞬态求解）为例瞬态求解）2.右键右键703.弹出弹出Animation options对话框对话框4.把把Save animation 由由No设为设为Yes5.单击单击OK6.再次单击再次单击 ，开始制作，开始制作动画动画1.单击单击 ，预览动画，预览动画632022-4-2271流线（以流线（以621为例）为例） 71单击单击 ， 设置设置Streamline options，单击，单击OK；弹出弹出Streamline Management，单击，单击Object-New，增加，增加流线

24、；流线；单击单击AnimateAnimation Control，弹出，弹出Animation Control对话框，设置相应参数；对话框，设置相应参数；2022-4-2272接下来制作流线动画，单击 ，弹出Movement Animation对话框。单击 ，再单击 保存。722022-4-2273 2.3.2 PHOENICS与TECPLOT软件的接口功能（以总院zz1模型为例）处于选处于选中状态中状态2022-4-2274先制作流线，然后在菜单栏先制作流线，然后在菜单栏animate 制作动态效果制作动态效果2022-4-22752.4.1 Plant功能的应用PLANT使用的必备安装：

25、（1）安装PHOENICS2009 （2）安装Intel visual Fortran compiler(v9.1或以上版本) （3）Microsoft Visual Studio. Net 2003 或2005 （4）安装好以后，打开PHOENICS，运行compiler 按钮。看编译是否 有问题，如果有错误，则需要检查Fortran的安装目录是否和phoenicsd_utilsphoeparth.bat 文件中的路径一致，如果不一致修改phoeparth.bat使其一致。 如果运行COMPILER没有问题，可以使用PLANT了。2.4 PHOENICS2.4 PHOENICS开放性开放性2

26、022-4-2276Plant界面2022-4-2277pPlant介绍pfile:/C:phoenicsd_polisd_lecsplantplan0.htmpPlant casepfile:/C:phoenicsd_utilsd_libsq1ears.htm#zpfile:/C:/phoenics/d_polis/d_lecs/plant/plan3.htm2.4.2 Inform的应用 Inform功能是利用PHOENICS自带的一种语言格式来编写。新版 本在inform方面的改进，使其应用更加方便。不需要安装其他软件，无需编译连接。 例如：The inlet velocity prof

27、ile will be set to 2022-4-227871Z5U 2022-4-2279Inform界面2022-4-2280 第三章 案例操作练习例一 基本操作简例621 例二 I209 喷淋 例三 室外通风例四 火灾烟气扩散I104例五 v119运动物体Size（x，y，z） Position（x，y，z） 物质属性及其他设置计算区域2，1，1Inlet0，1，0.450，0，0.50号物性（x 0.5m/s）Opening0，1，0.452，0，0.05Plate10，1，0.50，0，0Plate20，1，0.52，0，0.5Plate30，1，0.650.5，0，0.3Blockage0.4，1，0.651，0，0.05103号copperH-block2，1，0.050，0，0.95100号AlL-block2，1，0.050，0，0100号 Al （100w）2022-4-2281帮助文件地址 file:/C:phoenicsd_polisd_wkshpwrkshp1.htm例一 基本操作简例621 2022-4-22822022-4-22832022-4-2284例二 Flow simulation 帮助文件地址 file:/C