CFX高級應用——如何模擬閥完全關閉到開啟的過程

當流體模型包括幾何運動-例如轉子壓縮機,齒輪泵,血液泵或者內燃機-就要求網(wǎng)格的運動。運動網(wǎng)格的策略涵蓋了每個可以想得到的運動。特別是在流固耦合計算中涉及固體在流體中的大變形和大位移運動,ANSYS CFX結合ICEMCFD實現(xiàn)外部網(wǎng)格重構功能,用來模擬特別復雜構型的動網(wǎng)格問題并不會產(chǎn)生壞的網(wǎng)格單元,這種運動可以是指定規(guī)律的運動,比如汽缸的活門運動事件,也可以是通過求解剛體六自由度運動的結果,配合ANSYS CFX的多構型(Multi-Configuration)模擬,可以方便處理活塞封閉和邊界接觸計算。而且,對于螺桿泵、齒輪泵這種特殊的泵體運動,ANSYS CFX開發(fā)了獨特的浸入固體方法(immersed solids)不需要任何網(wǎng)格變形或重構,采用施加動量源項的方法來模擬固體在流體中的任意運動。基于以上兩種動網(wǎng)格策略,用戶可以方便地解決任意復雜的動網(wǎng)格問題。這是CFX 12新增的動網(wǎng)格功能。這里我想描述一下Multi-Configuration and Remeshing 的功能。下面是一個帶彈簧的活塞1自由度運動,當壓力大于彈簧力時,活塞上移,活塞一開始處于封閉狀態(tài)的,這也是目前CFD網(wǎng)格技術的瓶頸,但是CFX12 在處理這種問題上獨辟蹊徑,采用多構型和網(wǎng)格重劃分結合的辦法有效解決這一難題。

  下面我們會開始模擬這個過程。在CFD中無法模擬閥由完全關閉到開啟的過程,因為這個過程需要由面網(wǎng)格拉伸出體網(wǎng)格才可以實現(xiàn),在CFX中我們可以通過Multi-Configuration來實現(xiàn)這個過程,而閥一旦開啟后,剩下的即可通過remeshing功能來不斷改善網(wǎng)格輕松模擬出來。