基于cfx的离心泵内部流场数值模拟

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1、基于CFX的离心泵内部流场数值模拟 随着计算流体力学和计算机技术的快速发展，泵内部的流动特征成为热点研究方向，目前应用CFX软件的科研人员还较少，所以将CFX使用的基本过程加以整理供初学者参考。如有不对之处敬请指教。1 CFX数值计算的完整流程2 基于ICEMCFD的离心泵网格划分3 CFX-Pre设置过程4 CFX-Post后处理CFX数值计算的完整流程CFX数值计算的流程如图1所示，分为几何造型，网格划分、CFX－Pre前处理、求解计算和CFX-Post后处理六个部分，其中，几何造型可以应用Pro/e、UG、Solidworks

2、等软件，网格划分可以应用GIMBIT，ICEMCFD等软件。  图1 数值计算流程基于ICEMCFD的离心泵网格划分 网格划分是数值模拟的一个关键步骤，网格质量直接关系到计算结果的正确性和精度。ICEM-CFD是当今世界上网格划分的最杰出代表，拥有强大的CAD模型修复能力、自动中面抽取、独特的网格“雕塑”技术、网格编辑技术以及广泛的求解器支持能力。提供多种网格类型，包括表面网格、六面体网格、四面体网格、棱柱体网格（边界层网格）、四面体和六面体混合网格、自动六面体网格、全局自动笛卡尔网格生成器等，在生成网格时，可实现边界层网格自动加密

3、、流场变化剧烈区域网格局部加密、分离流模拟等。网格划分过程如图2所示。 图2 ICEMCFD网格划分过程2.1 导入几何模型 在ICEMCFD软件界面内，单击File→ImortGeometry→STEP/IGES（一般将离心泵装配文件保存成STEP格式），将离心泵造型导入ICEM，如图3所示。 图3 导入几何模型界面 2.2 修整模型单击Geometry→RepairGeometry→BuildTopology，设置Tolerence，然后单击Apply，如图4所示。拓扑分析后生成的曲线颜色指示邻近表面的关系：green=自由边，

4、yellow=单边，red=双边，blue=多边，线条颜色显示的开/关Modeltree→Geometry→Curves→Colorbycount，Redcurves表示面之间的间隙在容差之内,这是需要的物理模型，Yellowedges通常是一些需要修补的几何。 图4 修整模型界面-3创建实体单击Geometry→CreadeBody，详细过程如图5所示。 图5 创建实体界面 2.4 创建PRAT创建PART，是为了设置边界时使用，在模型树中，右键点击Part，在出现菜单中选择CreatePart。以此创建各个部件的part，如图6

5、所示。 图6 创建PART界面2.5 设置全局参数在mesh选项卡中，单击GlobalMeshSetup，并设置Maxelement，如图7所示。  图7 设置全局参数界面  2.6划分网格对各个部件进行网格划分，单击ComputeMesh图标，选择网格类型和算法，然后划分网格。具体如图8所示。  图8 网格划分界面2.7 检查网格质量并光顺网格在Mesh→EditMesh界面中，依次单击图9所示图标，检查网格质量并光顺网格。 图9 网格质量检查和光顺  2.8   导出网格－选择求解器网格质量达到要求后，选择Output→Solv

6、erSetup，设置如图10所示。图10 选择求解器界面  2.9 导出网格选择Output，将网格文件保存成.CFX5格式，详细设置如图11所示。 图11 导出网格界面3 CFX-Pre设置过程 3.1基本步骤新建文件→导入网格（ImportMesh）→定义模拟类型（SimulationType）→创建计算域（Domain）→指定边界条件（BoundaryCondition）→指定交界面（DomainInterface）→给出初始条件（InitialConditions）→定义求解控制（SolverControl）→定义输出数据（

7、OutputFile&MonitorPoints）→写入定义文件（.defFile）并求解 3.2      新建文件打开CFX-Pre界面，在工具栏中单击“新建文件”，弹出NewCase对话框，选择General，详见图12。 图12 新建文件界面3.3导入网格选择File→Import→mesh，弹出Importmesh对话框，选择相应网格文件即可。 图13 导入网格界面 3.4 定义模拟类型   如图14所示，单击AnalysisType图标，在Option中选择Steadystate或者transient。 图14 定义模拟

8、类型界面3.5 创建计算域单击domain图标，在弹出的InsertDomain中输入计算域名称，离心泵计算分为4个计算区域。在BasicSettings中选择材料，参考压力，是否转动，在FluidModels页面中设置湍流模型和热传