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2005 ANSYS CHINA,Inc.4-1CFX 10.0讲座 4瞬态模拟 2005 ANSYS,Inc.4-2CFX 10.0为什么要用瞬态模拟?CFX中默认的模拟状态是稳态 稳态解是指系统到达不随时间变化的状态时的解 稳态代表的是时间上的一个具体状态，或者说是一个平衡状态 当我们研究的内容是随时间变化的时候，我们就需要进行瞬态分析 水箱注水 污染物扩散 波动的边界条件 涡的产生和发展 振动流 二次循环区 2005 ANSYS,Inc.4-3CFX 10.0如何求解瞬态问题？瞬态问题通常通过求解很多离散时间点上的稳态结果来实现 每个稳态结果是通过该时间点内一定数量的内部循环来达到的。该循环叫做:“coefficient loops”.它们代表了每一个时间步长内的循环步数。.当前时间点上的稳态结果的计算是以上一个时间点上稳态结果为初值。两个时间点之间的间隔成为我们瞬态时间步长:“Transient Time Step”该过程会一直被重复，直到模拟时间达到总体时间“Total Time”。因此我们不应感到奇怪。瞬态模拟所需要的CPU时间要远远大于稳态模拟。2005 ANSYS,Inc.4-4CFX 10.0如何在CFX中设定瞬态问题?和稳态设定比较类似 但是还需要一些额外的内容:模拟类型面板(注意稳态是默认类型，需要改成瞬态)边界条件(如果需要的话)初始值 求解器/输出 控制 2005 ANSYS,Inc.4-5CFX 10.0模拟类型 选择时间长度 可选项:总时长,每次计算的时间,最大时间步数,每次计算的时间步数 时间步长选项:时间步长，每次计算时间步长，自适应 时间步长的值应该足够小.如果时间步长太大，每个时间步内的解可能不会收敛，整个计算过程的稳定性和精确性就会受影响 2005 ANSYS,Inc.4-6CFX 10.0模拟类型 起始时间 Automatic 沿用上个时间步的时间 Automatic with Value 沿用上个时间步的时间.如果是第一次计算，那么需要明确指定时间 Value 跟以前的计算无关。本次计算将使用这个值代表的时间作为起始时间 2005 ANSYS,Inc.4-7CFX 10.0瞬态模拟中的边界条件 如果需要，我们可以用函数表达式而不是常数来设定边界上各物理量的值 速度，质量流量，压力等边界条件都可以表达成函数式 进口处的流体温度，浓度等边界条件可以表达成函数式 墙的温度，透过墙的热流量等边界条件也可以表达成函数式 2005 ANSYS,Inc.4-8CFX 10.0初始值通常我们把一个相应的稳态分析的结果作为初始值，会有利于瞬态计算的收敛 如果一个瞬态计算是从一个初始猜测开始的，那么系统可能需要更长的时间才能收敛 刚开始若干步的瞬态结果可能不真实 刚开始若干步可能需要更小的时间步长来避免计算不稳定如果需要从一个初始猜测开始计算，那么我们将不能使用automatic选项 用户需要对初始猜测提供明确的值 通常我们采用Automatic with Value选项 2005 ANSYS,Inc.4-9CFX 10.0求解器控制 你只需要额外输入 Max.Coeff.Loops的值 通常情况下每个时间步长内选择3 到 5 个循环就足够了.如果循环步数选择得合适，那么每个时间步长内的计算结果应该非常接近收敛.如果某个时间步长内的结果离收敛有相当的距离，我们建议你减小时间步长而不是增加循环步数.2005 ANSYS,Inc.4-10CFX 10.0输出瞬态结果文件 当后处理需要时（比如：动画），我们需要输出瞬态的结果文件 选项 最小输出 只输出有限的几个变量值，不输出任何网格信息 最大输出 网格信息，流场信息，网格粘结控制面信息，边界面上的变量信息，相间质量流量，混合场和后处理场 只输出边界层信息 只适用于混合场 2005 ANSYS,Inc.4-11CFX 10.0输出瞬态的统计结果当我们需要从一个非稳态的分析中得到“平均”结果时选项:最小值 最大值 代数平均 均方根 标准方差 以上所有输出变量列表开始/终止时的循环列表（可选）也可以提供重新开始计算以后的信息 2005 ANSYS,Inc.4-12CFX 10.0求解器输出求解器的输出和稳态问题有所区别，因为在每一个时间步长内还有内部循环的信息用户应该通过观察均方根残差或最大残差来保证每一个时间步长内的循环都达到合理的收敛如果通过最后一个内部循环，该时间步长内都没有达到设定的收敛标准，那么应该考虑减小时间步长=TIME STEP=52 SIMULATION TIME=5.00E-03 CPU SECONDS=1.57E+03(THIS RUN:2 5.00E-03 1.57E+03)-COEFFICIENT LOOP ITERATION=1-|Equation|Rate|RMS Res|Max Res|Linear Solution|+-+-+-+-+-+|U-Mom-manifold|1.08|1.4E-04|1.7E-03|9.5E-02 OK|V-Mom-manifold|4.25|9.6E-04|1.8E-02|1.2E-02 OK|W-Mom-manifold|0.88|1.0E-04|2.2E-03|6.6E-02 OK|P-Mass-manifold|4.88|2.3E-04|9.7E-03|9.7 2.1E-02 OK|-COEFFICIENT LOOP ITERATION=2 CPU SECONDS=1.86E+03-|Equation|Rate|RMS Res|Max Res|Linear Solution|+-+-+-+-+-+|U-Mom-manifold|1.35|1.9E-04|3.0E-03|4.7E-02 OK|V-Mom-manifold|0.29|2.8E-04|4.3E-03|3.1E-02 OK|W-Mom-manifold|1.79|1.8E-04|5.0E-03|4.3E-02 OK|P-Mass-manifold|0.13|3.0E-05|8.6E-04|9.7 6.5E-02 OK|+-+-+-+-+-+-2005 ANSYS,Inc.4-13CFX 10.0瞬态模拟后处理 可以通过把最终结果文件(.res)读入到CFX-Post当中对瞬态结果进行可视化分析 使用瞬态时间步长选择器来观察不同时间点的结果 我们也可以使用动画功能，让瞬态结果的分析更为容易
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