文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › CFX求解经验

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: Periodic interface are used in regions where a portion of the flow field is repeated in many identical regions.)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、high resolution、修正格式(blend factor)。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blend factor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(domain interface)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)、frozen rotor(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frozen rotor ,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Automatic With value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:High Resolution. 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RMS 10e-5可满足通常需要。

3,进行瞬态计算,将接口设为transient rotor-stator,其界面插值方式我也不太清楚,请高手指教。
时间间隔(total time)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total time/n 。每个时间步的迭代数(Max. Iter. Per Timestep)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:delta t=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。

相关文档
相关文档 最新文档