本案例演示利用CFX求解计算室内温度分布的基本流程。

注：本案例来自CFX官方案例集。本案例也有Fluent版本，有兴趣的道友可自行探索。

1 问题描述

案例计算模型如图所示。计算包括两个部分：

• 通风管路计算，计算模型如图所示，一个入口，两个出口

• 室内温度分布计算。计算模型如图所示，包含两个入口，一个出口

注：这两部分也可以合在一起计算。

2 通风管路流场计算

2.1 启动CFX

• 启动CFX，如下图所示设置Work Directory，点击按钮CFX-Pre启动CFX

• 点击工具栏按钮New Case打开设置对话框，选择General项，点击按钮OK新建Case

2.2 导入计算网格

• 选择菜单File → Import → Mesh…打开文件选择对话框

• 如下图所示选择网格文件duct_mesh.cfx5，点击OK按钮导入网格文件

导入模型如图所示。

2.3 计算区域设置

• 鼠标双击模型树节点Default Domain打开区域设置面板

• 进入Basic Settings标签页，如下图所示设置Material为Air Ideal Gas

• 进入Fluid Models标签页，设置Heat Transfer Option为IsoThermal，指定Fluid Temperature为21 C，点击OK按钮关闭面板

2.4 边界条件设置

1、添加边界inlet

• 右键选择节点Default Domain，选择弹出对话框Insert → Boundary插入边界

• 如下图所示指定边界名称为inlet，点击OK按钮打开设置面板

• 进入面板Basic Settings标签页，设置Boundary Type为Inlet，指定Location为INLET，如下图所示

• 进入Boundary Details标签页，如下图所示指定Mass and Momentum Option为Total Pressure(stable)，指定Relative Pressure为0 Pa，点击OK按钮关闭对话框

2、插入出口边界VENT1

• 如下图所示插入边界

• 指定边界名称为VENT1

• 如下图所示指定边界位置为OUT

• 指定出口质量流量为为0.225 kg/s

3、插入出口边界VENT2

• 采用相同方式指定出口边界VENT2，指定其位置为VENT2，质量流量为0.225 kg/s

边界指定完毕后的模型树节点如图所示。

2.5 设置监测点

• 点击工具栏按钮Output Control打开输出控制设置对话框

• 如下图所示定义监测物理量areaAve(Velocity w)@VENT1

2.6 设置求解控制参数

• 鼠标双击模型树节点Solver Control弹出参数设置面板

• 如下图所示指定求解控制参数

• 点击工具栏按钮Define Run

软件会自动打开求解管理器。

2.7 求解计算

• 如下图所示设置并行计算参数，指定CPU数量，点击按钮Start Run开始求解计算

• 监测得到出口平均速度曲线

• 计算完毕后如下图所示，选中选项Post-Process Results，点击OK按钮打开CFD-Post进行后处理

2.8 计算结果

• 流线分布

• 加入示踪粒子

• 导出数据

• 导出出口VENT1的数据

• 带出VENT2的计算结果数据

3 房间环境计算

3.1 启动CFX

• 启动CFX，如下图所示设置Work Directory，点击按钮CFX-Pre启动CFX

• 点击工具栏按钮New Case打开设置对话框，选择General项，点击按钮OK新建Case

3.2 导入计算网格

• 选择菜单File → Import → Mesh…打开文件选择对话框

• 如下图所示选择网格文件room.cfx5，点击OK按钮导入网格文件

导入模型如图所示。

3.3 计算区域设置

• 鼠标双击模型树节点Default Domain打开区域设置面板

• 进入Basic Settings标签页，如下图所示设置Material为Air Ideal Gas

注：考虑自然对流必须考虑重力影响，参考密度的设置非常重要。

• 进入Fluid Models标签页，设置Heat Transfer Option为Thermal Energy，指定Turbulence为Shear Stress Transport，点击OK按钮关闭面板

• 如下图所示设置初始温度为21 C

3.4 插值函数

• 选择菜单Tools → Initialize Profile Data弹出设置对话框
  

• 如下图所示选择前面保存的文件vent1.csv

• 相同方式添加文件vent2.csv

2.4 边界条件设置

1、添加边界inlet

• 右键选择节点Default Domain，选择弹出对话框Insert → Boundary插入边界

• 如下图所示指定边界名称为vent1，点击OK按钮打开设置面板

• 进入面板Basic Settings标签页，设置Boundary Type为Inlet，指定Location为VENT1，如下图所示

• 进入Boundary Details标签页，如下图所示指定温度为为21 C，点击OK按钮关闭对话框

2、插入边界VENT2

• 如下图所示插入边界

• 指定边界名称为VENT2

• 如下图所示指定边界位置为VENT2，如下图所示设置

• 进入Boundary Details标签页，如下图所示指定温度为为21 C，点击OK按钮关闭对话框

3、插入其他边界

边界指定完毕后的模型树节点如图所示。

2.5 设置监测点

• 点击工具栏按钮Output Control打开输出控制设置对话框

• 如下图所示定义监测物理量massFlowAve(Temperature)@outlet

2.6 设置求解控制参数

• 鼠标双击模型树节点Solver Control弹出参数设置面板

• 如下图所示指定求解控制参数

• 点击工具栏按钮Define Run

软件会自动打开求解管理器。

2.7 求解计算

• 如下图所示设置并行计算参数，指定CPU数量，点击按钮Start Run开始求解计算

• 监测得到的壁面温度变化

• 计算完毕后如下图所示，选中选项Post-Process Results，点击OK按钮打开CFD-Post进行后处理

2.8 计算结果

• 温度分布

• 创建z=1.2m、2m、5.1m、0.25m的四个平面，查看温度分布，如下图所示

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本篇文章来源于微信公众号: CFD之道