CFX 室内通风研究.pptx

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1、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/

2、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

3、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

4、 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。

5、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

6、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

7、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 DirnRela

8、tive 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:Co

9、mputer1VentBoundary 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 Op

10、tion: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 k

11、g/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 Bound

12、ary 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:

13、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 fl

14、ux 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

15、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

16、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

17、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

18、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