本案例旨在演示在Fidelity中,从CAD定义到CFD结果分析的通用工作流程。
1 目的
这个教程使用的网格非常粗糙,主要目的在于帮助用户快速理解整个Fidelity工作流程。
本案例工作流程包括:
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如何导入几何模型。 -
如何定义计算域。 -
如何设置和生成网格。 -
如何设置并运行模拟。 -
如何后处理查看模拟结果。
本案例展示了如何在Fidelity中,按照标准流程为一个涡轮叶片进行模拟。这类涡轮叶片通常连接到径向或轴向涡轮,要求出口流体应重新导向。案例将分析涡轮叶片内,流动方向发生90度变化的情况。
2 几何
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启动Fidelity 2023.2。 -
从应用程序库中选择DBS模板,以便在一个项目中创建网格并对其运行模拟。
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/e4543af04cf92d7.png)
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在上下文操作工具栏中点击Import按钮
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/9dd4295a104f386.png)
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在打开的文件选择对话框中选中几何文件volute.stl,点击按钮Import file导入文件,导入的文件如图所示
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/a476d41a462696c.png)
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将项目保存为Tutorial-volute。
此时将创建一个名为Tutorial-volute的文件夹,其中包含文件Project.omnis。
3 区域
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进入Domain 工作流程
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/386b1e2a26a449e.png)
1、创建Domain
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点击上下文操作栏中的Create/Edit Domain 按钮打开Domain创建对话框
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/6007be63a403eb8.png)
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点击对话框左上方的加号创建Domain,在树状结构中选择几何体volute。点击按钮Add assemblies按钮将几何添加到区域中
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/b9dd96b5b70cbf6.png)
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点击关闭以关闭该工具。
2、编辑种子点
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在树状结构中选择Seed point。 -
在Seed point definition面板中,如有需要,调整种子点的位置。本教程中的默认种子点已经正确定义。
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/ec5fa1c0079b355.png)
另外,可直接在GUI的交互式界面移动种子点,并确保它位于域内。
3、编辑边界条件
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展开组件volute,然后从树状结构中选择inlet边界。在属性面板中将 BC type
设置为Inlet。
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/f54f315c6b6cea1.png)
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选择树状结构中的Outlet边界,在属性面板中将BC类型设置为Outlet。
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/25054081990a72a.png)
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选择树状结构中的Wall边界,保持默认的BC类型。
4 网格
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进入 Mesh 工作流程
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/e70db3f70a896e8.png)
4.1 创建网格设置
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点击工具栏按钮 Create/Edit 打开设置对话框
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/80d25b6fc044f1f.png)
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点击对话框左上角的加号按钮,选择 Hexpress
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/e932697caf78d61.png)
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选择之前创建的 Domain1 ,点击按钮 Add domains ,关闭对话框
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/30b4ea4aa51d458.png)
4.2 编辑网格参数
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选择模型树节点 Mesh Setup 1 -
设置 Cell type
为 Full hexa,指定Initial cell size
为 0.025 m
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/bce1919ff6f5379.png)
软件自动生成全六面体网格,如图所示。
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/2a6f46bff901a65.png)
4.3 局部网格控制
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进入Local选项卡,激活选项 Curvature ,指定 Min cell size
为 0.01 m
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/8d3dd32ba7505f0.png)
4.4 添加边界层
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选择模型树节点 Wall
,进入 local 面板 -
激活选项 Viscous layers ,如下图所示指定边界层参数
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/f1bbe7c00e91690.png)
4.5 生成体网格
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选择模型树节点 Mesh Setup 1 ,进入 Control 选项卡,点击按钮 Start 进行体网格生成
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/5f20d99020e5461.png)
可以点击按钮Start mesh analysis
直接分析网格质量。
4.6 分析网格
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点击工具栏按钮 Mesh quality 可以查看网格信息
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/ef609c7ff665bce.png)
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如下图所示,可以看到网格的质量信息
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/e7426f1d0714d50.png)
5 计算求解
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进入Simulation工作流程
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/97d84216ccb4aeb.png)
5.1 创建仿真
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点击工具栏按钮 Create/Edit 打开设置对话框
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/cf9fabd00de79a2.png)
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点击对话框左上角的加号,选择使用求解器 Open solver
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/800dd9bf9f2e385.png)
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选择列表 Domain1 ,点击按钮 Add domains 将其加入到求解区域中
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/1f68b1fc18b99fc.png)
5.2 设置仿真参数
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选择模型树节点 Simulation 1,在 Config.
选项卡中设置流动类型为 Internal
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/ae82470fd83153f.png)
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进入 Numerics
选项卡,激活选项 CPU booster
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/1eab8f1b2b1e313.png)
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进入 Output
选项卡,增加输出变量 **Y+、Cf、Viscous stress(wall to fluid) **
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/efd43f4e0dbc924.png)
5.3 设置区域参数
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选择模型树节点 Domain 1 ,如下图所示在 Materials
选项卡中指定材料介质
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/30d0b0cca66f72f.png)
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选择模型树节点 Domain 1, 进入 Physics
选项卡,如下图所示选择设置参数
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/fe08d157fc840fc.png)
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进入 Initial Sol.
选项卡,设置初始条件,如下图所示 -
设置 Vx
为 50 m/s -
设置 Vz
为 50 m/s -
设置 k
为 84.4 m2/s2 -
设置 epsilon
为89980 m2/s3
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/d3421ded7a4d4c0.png)
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Numerics
选项卡参数保持默认设置
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/4d39eeb86910343.png)
5.4 设置边界条件
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选中模型树节点 Inlet
,如下图所示设置边界参数
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/e1811deb3b577d9.png)
5.5 求解计算
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选择模型树节点 Simulaton1
,进入Control
选项卡,点击按钮Start
开始计算
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/db5dda3c8a35030.png)
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计算过程中可以点击工具栏按钮查看计算过程及监控图形
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/9ac215fee4871bd.png)
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如下面的残差曲线与进出口流量监控曲线
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/b5400a03a160a34.png)
迭代计算速度还行,不过计算前的准备工作时间太长了。看界面提示似乎是在计算前重新对网格进行分区。这个工作不应该是网格划分完毕后就已经完成了么,难以想象如果网格数量非常多的时候,这个过程会有多慢。
”
6 查看计算结果
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进入 Results analysis 工作流程
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/dd482d72611d9f6.png)
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选择模型树节点 Simulation1
,点击按钮 Start results analysis 加载结果数据
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/24f59c2d3d2d288.png)
注:这里有个很瓜怂的设计,当点击按钮Start results analysis后,在树形菜单的顶部会出现一个不断旋转的小圈圈,正常人都会认为是程序在工作中,实际上出现小圈圈表示结果文件已经加载完毕,可以进行后处理的意思。设界面设计神叨叨的。
”
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点击工具栏的Cutting Plane工具
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/5821ff43e2a2fc3.png)
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点击工具栏按钮 Create color contour ,指定显示的物理场为 Static Pressure
,点击按钮 Apply 显示切面上的压力
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/5afd86be0f907f6.png)
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压力分布
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/fe62b83014235b4.png)
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速度分布
![](https://www.topcfd.cn/wp-content/uploads/2024/03/89dcef638a81d99.png)
7 总结
Fidelity是Cadence收购NUMECA后,基于O
总体上来看,Fidelity操作界面还是比较顺畅和丝滑的,其将整个仿真过程放在了5个操作流程中(几何、区域、网格、仿真、后处理),各流程的操作界面能够保持统一,利用树形菜单加设置面板的操作方式,操作过程较为方便。
但界面细节也延续了NUMECA的缺陷,字体不清晰(不知道能不能改,或者去哪里改),目前物理模型较少,前后处理过程都比较封闭。
注:本案例为软件自带案例。
”
(完)
本篇文章来源于微信公众号: CFD之道
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