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ansys_CFX稳态仿真

稳态仿真
流体力学仿真CFD(computational fluid dynamics)可分为稳态仿真(输入量恒定)和瞬态仿真(输入量随时间变化),其中瞬态仿真是在稳态仿真的基础上进行的,稳态仿真为瞬态仿真的初值。

这里我们首先进行稳态仿真,具体步骤为:
一、软件启动
1、单击开始---程序---Ansys14.0---Workbench(双击启动);
2、双击屏幕左侧控制树中的CFX(因为我们的网格由外部导入,所以选择component systems中的cfx),此时在主窗口中显示CFX流程模块。

流程模块
双击控制树中的
cfx
二、CFX-Pre
1、双击流程模块中set up栏,进入CFX的前处理模块;
2、首先导入mesh:左键单击
File---Import---Mesh---文件project.cfx5,注意导入时单位为mm。

如下图:
单击file
单位选mm
选中cfx5文件,注意文件
类型为ICEM CFD
3、定义血液:(1)控制树中的materials右键单击
---Insert---material,输入名称blood(任定),(2)特性参数material properties设定中equation of state选value,摩尔质量molar mass(1.0千克每摩尔)、密度density(1.1克/立方厘米);比热容specific heat capacity 选项的选择value,比热容specific heat capacity(4000焦耳/千克);transport properties选择动态粘度dynamic viscosity(选择value),值为0.0004Pa S;(3)单击ok运行。

如下图:
特性参数material properties
摩尔质量
比热容
动态粘度
4、定义计算域条件:analysis type默认为稳态不用设定,直接设定default domain。

(1)双击控制树中的default domain图标,启动参数设置栏;(2)在基本设定basic settings中,在fluid1的material选择设定好的血液blood,其他值不变;在fluid models中热传递heat transfer(选择none),湍流形式turbulence(选择稳流laminar)注:稳流与湍流的划分依据雷诺系数(/2000/4000/);在初始化initialization中选择domain initialization,在velocity type选择cartesian坐标系,并设定xyz坐标为都为0米每秒,静态压选项选择automatic with value相对值relative pressure定为0帕;(4)单击ok。

basic settings
选择blood
Fluid models
热传递none
类型选择稳流
Fluid models
选cartesian
初值选择0
5、边界条件设定:(1)以设定输入边界为例,右键单击控制树中的default domain图标---insert---boundary,后输入所要设定的边界名称(任定,如inlet);(2)在basic settings中的boundary type选择inlet(注:这里的inlet 为系统设定的一种输入端口名称),location设定选取inlet (注:这里为在网格划分时对端口的命名,任定);(3)在boundary details中选择mass flow rate 数值为
0.00106905kg/s(此值为临床测定);(4)单击ok完成,这时在inlet端口出现输入单向箭头;(5)同上依次设定outlet和wall,注意在outlet设定中boundary type一般选择为opening,在mass and momentum类型选择entrainment设定数值为49mm Hg。

Boundary details
选择mass flow rate,数值为0.00106905kg/s
在outlet设定中,选择entrainment,数值49 mm Hg
6、计算器参数设置:solution units和output control 如无特殊要求,一般默认,只设置solver control。

(1)双击控制树中的solver control;(2)在basic settings中设置中最大步长数max .iteration选择1000步(根据需要),收敛标准中选择残差收敛RMS,其中的residual target定为为1.e-4(注意:此值为经典收敛参数,不建议随意更改),其他一般选择默认;(3)单击ok。

最大计算步数
收敛参数
7、关闭cfx-pre模块;
三、CFX-Solver计算
(1)双击workbench环境solution栏;(2)默认为稳态仿真,可以直接单击start run,开始进行运算;(3)若无出现报错,在运行结束后弹出对话框后,单击ok,退出计算器。

四、CFX-post
双击workbench环境results栏,启动后处理模块。

根据需要,结果处理方式有很多种,简单介绍streamline和contour两种方法。

(1)单击工具栏中的streamline图标,命名输出结果名称(任意),后在左侧参数设置栏的geometry设置中,start from为inlet,流线条数#of points可设定为100条;color
设置中range设定为local,单击apply运行。

(2)单击工具栏中的contour图标,任意命名,后在左侧参数设置栏的geometry设置中位置location设定为wall,variable选择压强(查看压强),range设定为local,单击apply运行。

开始设定为inlet
显示条数可定为100
Rage定为local
wall
压强
五、保存退出
在workbench界面保存、退出。

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