一、简介
本文从ANSYS CFX软件流场计算的优点出发，说明它是一款优秀的计算流体力学（Fluid，CFD）软件，并介绍了该软件的动态流场计算方法及其可能出现的问题，即有绘图软件和计算软件对几何曲面的识别出现错误。为了解决这个问题，本文集成了几何处理模块（Model，DM）、参数化驱动模块（set）和脚本语言（set）来解决。
该方法有效避免了运动网格计算中相邻时间步的几何模型识别问题，扩展了优化模块的用途，实现了运动部件的参数化。对于一般意义上的优化分析问题，该方法也提供了很好的参考思路。
2.CFX是一款大型商业CFD软件
ANSYS CFX是世界上第一个通过质量认证的大型商业CFD软件[1]。它基于有限元的有限体积法。在保证有限体积法守恒特性的基础上，吸收了有限元法的数值精度，开发并使用了全隐式多网格耦合求解技术的商业软件。这一革命性的求解技术克服了其他软件中“假设压力项——求解——修正压力项”的迭代过程，同时求解动量方程和连续性方程。
因此，可以看出CFX采用了更加鲁棒的算法。对于一般的CFD分析问题，不需要设置太多的参数，软件本身可以智能选择，因此用户体验要求较低。大大降低了其工程推广的难度，这是软件所无法具备的优势。
与外部程序植入方式（UDF）[4]相比，CFX内嵌了CFX命令语言（CFX、CCL）、CFX表达式语言（CFX、CEL）等开发语言，无需专业软件连接。界面友好，编程语法简单，实用性强。
由于CFX本身包含电磁场计算模型，因此在进行相关耦合场计算时无需添加额外的程序。
但由于其自身软件问题，CFX的移动网格功能只能直接处理网格变形的小变形问题的研究，而无法实现像[6-10]那样更高层次的网格变形。针对CFX大变形的动态网格技术，目前有多种网格重建方法[11-14]。但由于编程、环境变量设置等多种原因，增加了应用难度，目前还无法推出其通用应用。
其网格的变形基于简单的压缩和拉伸过程。目前解决这一问题的一种方法是将一系列大变形分解为只有变形的小变形，并使用上一次迭代的初始值作为下一次计算的初始值。这里有细微差别的几何形状需要在外部CAD文件中处理后，一一输入到CAE软件中。
但由于不同软件之间的几何曲面识别存在差异，导致在CAD软件中绘制的几何模型在CAE软件中无法完全识别，从而可能导致相关曲面无法进行边界定义。具体来说，将上一步定义的相关曲面输入到下一步的微小变形几何体中后，由于CAE软件本身无法自动识别相关曲面，因此在网格划分时往往需要重新定义相关曲面。因此，导致计算过程的编程无法实现，必须手动完成，这将大大降低计算效率。
本文提出了针对上述ANSYS CFX动态流场计算中这一潜在问题的解决方案。即，将每个时间步导入几何模型改为仅导入相同的几何模型，然后利用DM模块的几何处理能力，通过set模块将涉及变化的相关位移参数化。
这里，实现动态流场计算，只需要导入初始几何图形，无需批量输入，有效避免了批量导入略有差异的几何图形到CAE软件时的相关曲面识别问题；整个计算过程的实现是通过编程完成的。该方法有效解决了ANSYS CFX动态流场计算中几何曲面的识别问题，从而避免了上述潜在的流场计算失败。
通过参数化驱动模块实现相关参数的几何驱动，实现动态流场计算，这也为动态流场计算提供了新的思路。另外，对于一般意义上的CAE优化分析问题，尤其是当模型来源于实际工程图纸，重新绘制CAE分析所需的模型非常繁琐时，该方法的解决思路也具有一定的参考意义。
因此，在该平台下，各模块的连接图如下图1所示。
图1 连接流程图
图1 流程图
3.ANSYS CFX参数计算原理
图2 计算程序流程图
图2 流程图
本程序充分利用了DM模块的几何处理功能。通过对几何处理涉及的变量进行参数化，即引入set模块，可以在软件内部实现模型的几何变化，从而解决CAD与CAE软件不一致的问题。动态流场计算的兼容性问题可能导致的问题。计算流程图如图2所示。
在本研究方法中，首先应用了介质DM的几何处理功能。 DM作为专业的几何处理软件，不具备专业CAD软件强大的绘图和几何处理能力，但在三维几何生成、几何修改和实体操作方面具有一定的功能，可以实现镜像、移动、复制等功能。布尔几何。操作等，本文主要使用它的array()命令。
在该命令中，通过线性排列运动相关的组件来达到运动的目的。并且在该命令中，可以将移动距离参数化并传送到集合中。对于初始输入的几何体，可以使用几何体抑制()函数来防止其出现在后续的流场计算过程中。
平台中，set模块本身主要用于模型参数优化设计，同时可以对其他模块中的相关变量进行参数化。在本文中，作者将DM中相关运动部件的运动距离参数化，并通过set模块来改变参数。具体的操作过程是通过程序来实现的。
是用语言编写的程序，其生成的文件后缀为.wbjn。该语言是一种开源软件，代表着简单性的语言[15]。利用该程序，记录操作者通过GUI界面进行的相关操作，并进行简单编辑，实现命令流功能。
笔者的参数化动态过程计算方法的实现主要可以与上述三个模块集成，即DM几何处理、集合参数化驱动和编程。
4. ANSYS CFX计算的一般步骤
本文中，基于参数化的动态流场计算的实现过程有几个主要步骤。
(1)数据预处理
需要根据原文件给出的等时间间隔位移求出等位移时间间隔，同时求出不同时刻的时间步长。这种利用Ansys cfx进行动态流场计算的方法原理是基于每次计算中移动的距离相等。这样保证了参数不变的情况下网格质量不会出现问题，也实现了上一步的计算。结果可以作为后续计算的初始字段。
(2)UG加工及文件导出
对于实际项目中的3D模型，通过必要的简化和模型集成，可以将模型分为两部分，即运动几何部分和静态几何部分。根据涉及移动网格的动态流场计算原理，UG中采用几何域划分方法来提高网格划分效率。
因此，在最终的几何模型中，整个几何模型至少应该分为三个部分，即：
一个。外部网格不变的平稳域；
b.内部包含运动部件的静态域；
c.移动部件；
减去后两者，即可在流场计算中得到包含移动边界的流体区域。
导出生成的几何体时，模型a首先导出为一个几何体，模型b和c导出为一个几何体。
(3)Ansys CFX平台设置
该部分的主要工作是根据上述参数化计算原理构建如图1所示的计算流程图，并按照以下基本步骤实现几何导入DM进行处理、网格划分和解设置。流体计算。 、解法及结果输出等
(4)过程控制与计算
使用脚本语言功能记录相关命令包括修改集合中的参数；使用语言修改生成的程序，添加程序循环实现等功能；运行修改后的程序，整个流场可由计算机完成。计算过程。
5. 总结
针对动态流场计算中CAD和CAE软件相邻计算步骤中几何曲面识别误差的问题，提出一种通过集成DM几何处理模块、设置参数化驱动模块和语言来解决该问题的方法。潜在的致命问题；
该方法有效解决了CAE软件中移动网格计算中相邻时间步几何模型不同而难以识别的问题，无需批量导出几何文件；同时，本文将扩展优化分析模块集的功能，在动态流场计算中的参数化设计时，结合DM中的相关几何处理功能，为常见物理量的优化分析提供解决思路。问题。
6.动态网格直播预览
以上是惠老师写的《一种基于参数化设计的CFX动态流场计算方法》。对于移动网格的工程应用，很多朋友肯定还有疑问。为此，仿真秀平台特邀惠老师2019年《CFX动态网格计算精要讲解及工程应用实例》将于1月5日（周六）19:00进行直播。
一、讲师介绍
惠先生是上海交通大学机械工程学院职业导师、国家部委ANSYS高低频电磁创新工程师认证项目试卷主编、《模拟表演。
国内电力装备央企首批“高精尖”人才库成员，上海交通大学动力工程与工程热物理硕士，西安交通大学热能工程学士学位，双学位管理和工程学士学位。硕士生导师是我国流体测量与计算领域“国家杰出青年科学基金”获得者。对工业和电力设备中的气流场计算有深入的了解。
主要从事动力网格、流固耦合计算、软件二次开发及企业CAE应用推广。发表学术论文10篇，拥有软件登记权3项。编写《流体力学》教材。参加多次ANSYS用户技术会议及相关技术培训。拥有9年气流场模拟计算经验和4年电磁场模拟经验。他对湍流、冲击波、多孔介质、两相流、耦合传热等问题有深刻的理解。
2、动态网格直播大纲
① 掌握CFX动态网格计算原理和知识点
② CFX与动网应用场景对比
③ CFX动态网格小变形计算方法
④ CFX动态网格小变形工程应用案例讲解
⑤ CFX动态网格大变形计算方法
⑥ CFX动态网格大变形工程应用案例讲解
⑦ 在线问答
3.你会得到
① 本课程基于CFX的移动网格方法。您将得到一个相对简单的动网格算法和实现途径，降低了动网格的学习难度，提高了解决此类问题的效率。
② 工程算术模型2个，直播结束48小时后，可在模拟秀官网个人中心积分商城领取（点击文末阅读原文进入模拟秀官网报名）。
③购买单门课程或系列课程的VIP用户，可以添加小助手微信，进入动态网格VIP学习群，不定期与讲师交流，获取部分或全部数学模型和PPT。
4. 如何观看
本次直播是惠老师在模拟秀直播平台首次分享《从职场新手到CFX技术专家，高级流体工程师的8门必修课》的直播。该系列课程共有8场直播，每场直播时长60-90分钟，每场提供15-20分钟的直播问答。时间跨度为3个月完成（每周六19:00直播，春节期间暂停）。欢迎感兴趣的朋友踊跃报名。
① 凭学生相关证件，包括学生证、学生证等，可以免费观看全系列课程。详情请联系助理；
② 非学生用户可免费观看本期节目。
③ 本次直播支持手机、电脑同时观看。由于直播对带宽要求较高，建议学习工程师在电脑上观看。请复制您想观看的直播间链接并在浏览器中打开。欢迎您在直播间结束48小时后，在模拟秀官网/APP上反复学习。
作者：惠老师，《仿真秀科普》作者、上海交通大学机械工程学院职业导师、国家部委ANSYS高低频电磁创新工程师认证项目考试用书主编。