CFX 室内通风研究.pptx
运行条件运行条件流体类型：Air Ideal Gas职员温度：37 C计算机显示器温度：30 C计算机通风孔：0.033 kg/s 40 C(per computer)天花板通风孔：0.225 kg/s 21 C(per vent)流动运行条件：第2页/共25页第1页/共25页Workbench 中启动中启动 CFX1.打开 Workbench 启动页2.点击 Advanced CFDCFX-Pre 将打开第3页/共25页第2页/共25页CFX-Pre：新的模拟：新的模拟3.CFX-Pre 中，在 File 菜单下启动一个新的模拟 4.模拟类型选择 General 模式第4页/共25页第3页/共25页导入网格导入网格1.目录树中右键点击 Mesh 选择 Import Mesh 2.选择文件 RoomStudy.gtm，点击 Open，导入网格第一步是导入已建立的网格第5页/共25页第4页/共25页创建域创建域1.目录树中右键点击 Default Domain 选择 Rename 2.命名为 Room3.目录树中双击 Room 以编辑域现在来创建一个计算域。第6页/共25页第5页/共25页创建域创建域4.在General Options 键下，设置 Fluids Lists 为 Air Ideal Gas5.设置 Buoyancy Option 为 Buoyant。具体浮力模型设置如下：Gravity X Dirn.=0 m s-1 Gravity Y Dirn.=0 m s-1 Gravity Z Dirn.=-9.81 m s-1 Buoy.Ref.Density=1.185 kg m-3 考虑到由于密度差异所引起的自然对流问题，我们此次模拟启用浮力模型。浮力是密度扰动量的函数，密度扰动量为实际密度和参考密度的差值。由于密度变化非常小，在此使用参考密度可避免舍入误差。参考密度应当为计算域中的流体特征密度。第7页/共25页第6页/共25页创建域创建域6.切换到 Fluid Models 键7.改变 Heat Transfer 选项为 Thermal Energy8.改变 Turbulence 选项为 Shear Stress Transport9.切换到 Initialisation 键10.钩选 Domain Initialisation 复选框，再钩选 Initial Conditions 复选框11.设置 Temperature 选项为 Automatic with Value。输入温度 Temperature 21 C第8页/共25页第7页/共25页创建域创建域12.钩选 Turbulence Eddy Dissipation 复选框13.点击 Ok，提交设置对于大多数案例，由于求解器会自动计算出一个温度初始条件，所以不需要单独设置域的温度初始条件。然而，如果您输入的值相对于求解器自动计算的初始值更接近最终的解，那么您的求解会更快收敛。第9页/共25页第8页/共25页创建边界条件创建边界条件经过前面两教程的练习，现在您应当已熟悉如何创建边界条件。此模拟中需要创建 11 个边界条件。我们提供了创建每一个边界条件的设置细节。如果您对创建边界条件还不是很熟悉，请参考前面的教程。1.职员边界条件（Workers Boundary Condition）名称：Workers边界类型：Wall位置：humans传热选项（Heat Transfer Option）：Temperature固定温度（Fixed Temperature）：37 C第10页/共25页第9页/共25页创建边界条件创建边界条件2.通风孔1边界条件（Vent1 Boundary Condition）名称：Vent1边界类型：Inlet位置：vent1质量与动量选项（Mass and Momentum Option）：Mass Flow Rate质量流率（Mass Flow Rate）：0.225 kg/s传热选项（Heat Transfer Option）：Static Temperature静温（Static Temperature）：21 C3.通风孔2边界条件（Vent2 Boundary Condition）名称：Vent2边界类型：Inlet位置：vent2质量与动量选项（Mass and Momentum Option）：Mass Flow Rate质量流率（Mass Flow Rate）：0.225 kg/s传热选项（Heat Transfer Option）：Static Temperature静温（Static Temperature）：21 C第11页/共25页第10页/共25页创建边界条件创建边界条件4.门（Door Boundary Condition）Name:DoorBoundary Type:OpeningLocation:doorMass and Momentum Option:Opening Pres.and DirnRelative Pressure:0 PaHeat Transfer Option:Opening TemperatureOpening Temperature:21 C5.显示器（Monitors Boundary Condition）Name:MonitorsBoundary Type:WallLocation:monitorsHeat Transfer Option:TemperatureFixed Temperature:30 C第12页/共25页第11页/共25页创建边界条件创建边界条件6.计算机1排气孔（Computer 1 Vent Boundary Condition）Name:Computer1VentBoundary Type:InletLocation:computer1OutMass and Momentum Option:Mass Flow RateMass Flow Rate:0.033 kg/sHeat Transfer Option:Static TemperatureStatic Temperature:40 C7.计算机2排气孔（Computer 2 Vent Boundary Condition）Name:Computer2VentBoundary Type:InletLocation:computer2OutMass and Momentum Option:Mass Flow RateMass Flow Rate:0.033 kg/sHeat Transfer Option:Static TemperatureStatic Temperature:40 C第13页/共25页第12页/共25页创建边界条件创建边界条件8.计算机3排气孔（Computer 3 Vent Boundary Condition）Name:Computer3VentBoundary Type:InletLocation:computer3OutMass and Momentum Option:Mass Flow RateMass Flow Rate:0.033 kg/sHeat Transfer Option:Static TemperatureStatic Temperature:40 C9.计算机1进气孔（Computer 1 Intake Boundary Condition）Name:Computer1IntakeBoundary Type:OutletLocation:computer1InMass and Momentum Option:Mass Flow RateMass Flow Rate:0.033 kg/s第14页/共25页第13页/共25页创建边界条件创建边界条件10.计算机2进气孔（Computer 2 Intake Boundary Condition）Name:Computer2IntakeBoundary Type:OutletLocation:computer2InMass and Momentum Option:Mass Flow RateMass Flow Rate:0.033 kg/s11.计算机3进气孔（Computer 3 Intake Boundary Condition）Name:Computer3IntakeBoundary Type:OutletLocation:computer3InMass and Momentum Option:Mass Flow RateMass Flow Rate:0.033 kg/s第15页/共25页第14页/共25页求解器控制求解器控制1.目录树中双击 Solver Control 由于此次流动的特点，求解器将花费很长时间才能得到稳态解2.加大最大迭代步数（Max.Iterations）到 10003.改变 Timescale Control 为 Physical Timescale4.设置 Physical Timescale 为 2 s5.钩选 Conservation Target 6.点击 Ok，提交设置默认的守恒目标（Conservation Target）是 1%。这意味着每一方程的全局平衡性必须小于 1%（也就是：(flux in flux out)/flux in Save Simulation2.输入文件名 RoomStudy.cfx，点击 Save存储了一个后缀名为.cfx 的数据文件，我们可以在 CFX-Pre 中重新打开这个文件3.目录树中右键点击 Simulation，选择 Write Solver File默认的名字为 RoomStudy.def在下拉式选项中选择 Start Solver Manager。求解器文件写出之后，求解管理器（Solver Manager）将运行4.点击 Save 写出求解文件，开始求解管理器的工作存储模拟，写出求解器文件：第19页/共25页第18页/共25页CFX 求解管理器求解管理器1.求解管理器打开之后，DO NOT CLICK START RUN！在单处理器上运行此模拟将需要好几个小时。为了节省时间，我们已提供了结果文件2.选择 File Monitor Finished Run3.选择结果文件 RoomStudy_001.res，点击 Open4.观察质量与动量残差图、热传残差图和扰动残差图约迭代 550 步之后，残差目标 1e-4 得到满足，但是求解并未停止，这是因为守恒目标还未满足5.观察 User Points 图直到迭代 800 多步之后，通过门的空气温度才达到一稳定值。仅仅使用残差作为收敛判据未必总是充分。第20页/共25页第19页/共25页CFX 求解管理器求解管理器6.在后缀名为.out 的文件最后查看每一方程的平衡性您可以右键点击文本监视器，选择 Find，搜索“Domain Imbalance”来寻找合适的段落其中列出了方程 U-Mom,V-Mom,W-Mom,P-Mass 和 H-Energy 的平衡性equations对于 H-Energy 方程，运行 990 个迭代步之后，1%的守恒目标才得到满足7.点击工具栏中的 Post-Process Results 按钮以在 CFX-Post 中观察结果。第21页/共25页第20页/共25页CFX-Post1.工具栏中选择 Location Plane 2.细节窗口 Geometry 键下，设置 Definition Method 为 ZX Plane3.设置 Y 为 1.2 m4.在 Colour 键下，设置 Mode 为 Variable5.设置 Variable 为 Temperature6.设置 Range 为 Local，点击 Apply观察温度分布（例如，暖空气在办公桌底下如何聚集）首先创建一个 Y=1.2 m 的 ZX 平面：第22页/共25页第21页/共25页CFX-Post1.ZX Plane at Y=2 m2.ZX Plane at Y=5.1 m3.XY Plane at Z=0.25 m4.观察温度分布结束之后，去除所创建平面的可视化复选框应用相同的步骤，创建其它几个平面以显示温度剖面：第23页/共25页第22页/共25页CFX-Post1.主菜单上点击 Insert Vector2.细节窗口 Geometry 键下，设置 Location 为 Plane 23.点击 Apply4.观察完 Plane 2 上的流动行为之后，切换位置到 Plane 4在所创建平面上绘制矢量图：第24页/共25页第23页/共25页更进一步（可选）更进一步（可选）1.在不同的平面上观察密度变化2.创建起始于各个通风孔的流线您应当试着调整 Limits 键下最大分段（Max.Segments）的值4.动态显示流线3D 浏览器中右键点击所创建流线，选择 Animate5.基于不同温度创建同位面（例如：22 C，24 C 等等）6.计算职员边界上的平均壁面热通量点击 Tools Function Calculator时间允许，你应该试试以下操作：第25页/共25页第24页/共25页感谢您的观赏！第25页/共25页
