cfx标准CFX(Cross-FunctionExecution)是一种基于共享资源的并行计算模型,被广泛应用于GFLOPS级别的并行计算中。
该计算模型最早在1992年由MichaelJ.Maltz于加州大学伯克利分校提出,并于1993年的Supercomputing会议上首次发布。
CFX标准定义了一种用于数据并行计算的编程语言,并提供了一套标准接口和库,用于实现该计算模型。
CFX的核心思想是通过将计算问题划分为一组相互独立的函数,并使用数据流的方式来描述它们之间的依赖关系,实现并行计算。
在CFX中,每个函数代表着计算中的一个任务,其他函数可以通过读写共享的数据资源来实现数据交换和通信。
这种模型有效地利用了计算资源,提高了程序的执行效率。
CFX标准的设计目标是为了使开发人员能够方便地使用并行计算资源,从而加快计算任务的执行速度。
它提供了一套通用的接口和函数库,以及一组用于描述计算问题和数据交换的语法规则。
开发人员可以使用CFX编程语言来定义函数之间的关系,并通过标准接口和库调用来实现并行计算。
CFX的编程模型相对灵活,并且可以在不同的并行计算环境中使用。
它可以在共享内存系统、分布式系统以及混合系统中实现并行计算。
CFX标准还提供了对多种数据类型和计算操作的支持,使得开发人员能够方便地实现各种并行算法和应用程序。
CFX标准的实现通常包括编译器、运行时系统和并行调度器等组件。
编译器将CFX编程语言翻译成目标机器代码,运行时系统负责管理计算资源和执行计算任务,而并行调度器则负责根据计算需求进行任务调度和资源分配。
尽管CFX技术在并行计算领域取得了显著的成果,但它仍然面临一些挑战。
首先,CFX编程模型相对复杂,需要开发人员具备较高的并行计算技术和经验。
其次,CFX在实际应用中的性能受到硬件和算法的限制,不适用于所有类型的计算任务。
总的来说,CFX标准是一种有效的并行计算模型,可以帮助开发人员利用计算资源提高程序的执行效率。
ANSYSCFX——流体动力学分析技术的开拓者产品关键字精确的数值方法快速稳健的求解技术丰富的物理模型旋转机械流动分析的专有特征先进的网格剖分技术发展历史CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件,是英国AEATechnology公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发,诞生在工业应用背景中的CFX一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本要求,并以其在这些方面的卓越成就,引领着CFD技术的不断发展。
目前,CFX已经遍及航空航天、旋转机械、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术、水处理、火灾安全、冶金、环保等领域,为其在全球6000多个用户解决了大量的实际问题。
回顾CFX发展的重要里程,总是伴随着她对革命性的CFD新技术的研发和应用。
1995年,CFX收购了旋转机械领域著名的加拿大ASC公司,推出了专业的旋转机械设计与分析模块-CFX-Tascflow,CFX-Tascflow一直占据着90%以上的旋转机械CFD市场份额。
同年,CFX成功突破了CFD领域的在算法上的又一大技术障碍,推出了全隐式多网格耦合算法,该算法以其稳健的收敛性能和优异的运算速度,成为CFD技术发展的重要里程碑。
CFX一直和许多工业和大型研究项目保持着广泛的合作,这种合作确保了CFX能够紧密结合工业应用的需要,同时也使得CFX可以及时加入最先进的物理模型和数值算法。
作为CFX的前处理器,ICEMCFD优质的网格技术进一步确保CFX的模拟结果精确而可靠。
2003年,CFX加入了全球最大的CAE仿真软件ANSYS的大家庭中。
我们的用户将会得到包括从固体力学、流体力学、传热学、电学、磁学等在内的多物理场及多场耦合整体解决方案。
CFX将永远和我们的用户伙伴一起,用最先进的技术手段,不断揭开我们身边真实物理世界的神秘面纱。
产品特色CFX是全球第一个在复杂几何、网格、求解这三个CFD传统瓶径问题上均获得重大突破的商业CFD软件。
ANSYSCFX介绍CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件,是英国AEATechnology公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发,诞生在工业应用背景中的CFX一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本要求,并以其在这些方面的卓越成就,引领着CFD技术的不断发展。
CFX的用户将会得到包括从固体力学、流体力学、传热学、电学、磁学等在内的多物理场及多场耦合整体解决方案。
一.CFX产品特点简介CFX是全球第一个在复杂几何、网格、求解这三个CFD传统瓶径问题上均获得重大突破的商业CFD软件。
借助于其独一无二的,有别于其它CFD软件的技术特点,CFX领导着新一代高性能CFD商业软件的整体发展趋势。
CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件,是英国AEATechnology公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发,诞生在工业应用背景中的CFX一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本要求,并以其在这些方面的卓越成就,引领着CFD技术的不断发展。
1995年,CFX收购了旋转机械领域著名的加拿大ASC公司,推出了专业的旋转机械设计与分析模块—CFX-Tascflow,CFX-Tascflow一直占据着80%以上的旋转机械CFD市场份额。
作为CFX的前处理器,ICEMCFD优异的网格技术进一步确保CFX的模拟结果精确而可靠。
2003年,CFX加入了全球最大的CAE仿真软件ANSYS的大家庭中并正式更名为ANSYSCFX。
ANSYSCFX将永远和我们的用户伙伴一起,用最先进的技术手段,不断揭开我们身边真实物理世界的神秘面纱。
产品关键词发展历史●精确的数值方法●快速稳健的求解技术●丰富的物理模型●领先的流固耦合技术●集成环境与优化技术●专业的旋转机械流动分析模块●先进的网格技术ANSYSCFX产品特色ANSYSCFX是全球第一个在复杂几何、网格、求解这三个CFD传统瓶径问题上均获得重大突破的商业CFD软件。
cfx积分函数CFX积分函数是一种在计算流体力学(CFD)中常用的数值方法,用于求解流场控制方程。
它通过将控制方程离散化成代数方程,然后使用迭代算法求解。
CFX积分函数可以用于计算各种流动问题的解,如流动速度、压力、温度等。
在CFX中,积分函数通常用于计算特定区域或体积的积分,例如对面积或体积的积分。
如果需要对自定义变量进行积分,例如对直径的平方进行积分,可以使用CEL语言来实现,也可以使用Fortran语言进行编辑。
具体的实现方法可能会因问题的复杂程度和计算资源的限制而有所不同。
1995年,CFX收购了旋转机械领域着名的加拿大ASC公司,推出了专业的旋转机械设计与分析模块-CFX-Tascflow,CFX-Tascflow一直占据着90%以上的旋转机械CFD市场份额。
cfx介绍CFX软件模块关系图CFX-BUILDCFX软件家族的通前处理系统,快速效地为最复杂的何形体成质量的结构化、结构化、混合格。
由于建在当今最优秀的前处理PATRAN框架系统之上,CFX-BUILD不仅提供强的三维何构建段,且将CFD缝连接到CAD系统中,真正实现设计分析的体化。
直接CAD访问基于MSC/PATRAN命性的单何模型技术(SingleGeometricModel简称SGM),可以直接在CAD/CAE数据库中的CAD模型上进流体程分析,读取、转换、修改和操作正在设计的CAD模型需复制,从使设计员和分析员可在同个何模型作。
对超过40个以上的主流CAD/CAE系统进原始格式的何访问,包括CADDS5,CATIA,Euclid3,Parasolids,Pro/ENGINEER和Unigraphics,并可读任何CAD系统IGES格式的何形体,如MSC/PATRAN,I-DEAS和AutoCAD,确保何数据的完整。
何造型修改和操作CAD模型的强能,如缝合,动调整和组合各种曲等功能,在任何CAD模型上成质量格。
全的、强有的何造型具,如旋转,沿任意曲线拉伸,滑移等功能。
标准的GUI,简洁的风格,易于掌握;唯美的视觉效果,三维真实图形显,消隐,设置光照,并以标调动模型旋转、移动和缩放,从各个度观察何形体格成结构化、结构化、混合贴体格度动化的匹配多块格伸缩和变形格,滑动或旋转格结构化表格动成,Delaunay或阵推进法成体格表曲率适应格和流场适应格格动优化边界条件交互式的边界条件设置,可与何造型交叉进,修改便丰富的边界条件库,包括:边界条件于设置流动边界的速度、温度、压、湍流量、质量分数、户标量等的分布;质量流量边界条件于设置速度分布未知的流动边界的流量值;压边界条件于设置速度分布未知的流动边界的压值,包括总压;壁边界条件于设置固体表的边界条件,如:线性,对数,或平关系的壁函数;滑移(粘性),滑移(粘),或混合壁边界条件;静,移动,或旋转壁边界条件;绝热,等温,固定热流量,或混合壁温度边界条件;颗粒流的附着或弹性壁边界条件。
在CFX中,CFX表达式语言(CFXExpressionLanguage:CEL)作为一种解释性和说明性的语言嵌入到CFX中。
利用CEL,用户可以提高分析模拟的功能,而不需要使用外部分离的Fortran子程序。
在ANSYS的CFX程序中,只要是可以输入值的地方就可以使用CEL表达式进行输入。
CEL的适用范围:通过变量定义材料属性;设定复杂的边界条件;对于求解方程增加求解项。
用户也可以使用监测点功能,在求解过程中对于某个CEL表达式进行监测。
注意:有些CEL表达式只能在ANSYS的CFX中使用,而不能使用在CFD的后处理中。
任何在CFX前处理器中创建的CEL表达式并作为设计浏览器(DesignExploration)中的输出参数,在设计浏览器运行的过程中可能导致致命的错误;所以,若用户需要进行设计浏览,则需要在CFD-Post(后处理)中创建所需所有的设计变量。
本读本包含如下内容:1、CEL基础。
2、CEL操作符,常量和表达式。
3、CEL的例子。
4、CEL技术细节。
1、CEL基础值和表达式利用CEL可以创建值变量和表达式。
值变量可以是带量纲的,也可以是不带量纲的。
量纲也是理解值和表达式的基础概念之一。
在CEL中,值可以直接指定,也可以作为表达式的一部分。
例如,用户可以使用两个值变量求和形成一个表达式:
CFXCFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件,是英国AEATechnology公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发,诞生在工业应用背景中的CFX一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本要求,并以其在这些方面的卓越成就,引领着CFD技术的不断发展。
CFX软件的基本结构和功能CFX包括前处理系统,求解器和后处理系统。
前处理系统CFX-BUILDCFX-BUILD是一种以结构分析软件MSC/PATRAN为基础的图形处理系统。
CFX-BUILD将计算机辅助设计(CAD)过程和计算流体力学(CFD)分析的工作相结合,使得工程师在做产品的工程设计时(CAD阶段开发)即可对过程的特性进行分析。
CFX-BUILD以下列先进的方法构造非结构化的多块化的网格。
1)可以直接访问各种CAD软件:如CADDS5,CATIA,Eucllid3,Pro/Engineer和Unigraphics。
2)可以从任一CAD系统例如MSC/PATRAN和I-DEAS,以IGES格式直接读入CAD图形。
3)具有很强的操作功能,例如可以自动调整和组合各种曲面,从CAD数据读入高质量网格。
4)具有出色的几何造形能力,例如可向任意曲面扩展。
5)带有很强的图形处理工具。
6)具有高度自动的曲面和体网格划分能力,以保证生成高质量的网格。
CFX4CFX4能用于计算各种流体流动、燃烧和传热过程。
适用于直角/柱面/旋转坐标系,稳态/非稳态流动,瞬态/滑移网格,不可压缩/弱可压缩/可压缩流体,浮力流,多相流,非牛顿流体,化学反应,燃烧,NOx生成,辐射,多孔介质及混合传热过程。
CFX4还包括辐射换热模块CFX-RADIATION和材料数据库模块CFX-INFOCHEM。
UserCEL的功能其实是和CFX的内置CEL一样的,只是用户化的CEL。
UserCEL会在“需要时”,被实时引用。
如果userCEL是用来定义边界条件,在一个coefficientloop,userCEL会被运行多次。
这样结果也会被多次重复输出。
其实CFXuserFortran有两种,第一种是userCEL,它的主要功能是表达式的计算;第二种是junctionboxroutine,它的主要功能是控制计算流程。
userCEL会被实时引用,而junctionboxroutine只在用户设定的运行点运行。
下图是从CFX帮助里复制的流程图。
要完成上面所说的功能,只要定义个junctionboxroutine,然后把运行点设成EndofTimeStep(transientonly)就可以了。
/p=116}Fri,14Dec200718:34:57+0000Fluent:计算叶轮功率问题是这样的,Fluent可以不可以计算驱动搅拌器叶轮所需要的功率;如果可以的话,是不是要做面积分。
按照物理学上的定义,对于旋转的系统,功率=力矩*转速。
通过表面积分(把每个壁面单元,wallface,的功率相加)可以得到整个系统的功率。
既然功率=力矩*转速。
转速我们是已经知道的。
力矩可以在Fluent->Report->Forces…上计算得到。
因此,如果叶轮转动轴是和x,y,z轴其中之一方向一致的话,我们可以直接用Fluent图形界面进行计算。
表达式可以由之前已定义的表达式进行定义,例如:
若某个表达式未设定自己的单位字符串,但是引用的变量中有的是具有单位的,则结果表达式的单位由引用的变量或表达式计算后的量纲所决定。
例如:某个表达式引用了x坐标平方的倒数,则隐式的使用了长度的-2次方单位。
在表达式中使用定位符在CFX模拟过程中,具有物理面和网格面的概念:物理面:在CFX中表征物理边界条件的面称之为物理面;网格面:在CFX中在几何拓扑结构中划分网格的面称之为网格面。
在模拟过程中,这两种类型的面可能占据完全不同的几何区域;然而,并不需要将物理面和网格面的名称完全区分开,这样只会在表达式使用过程中造成混淆。
为了避免混淆,在CFX使用“@
若在面名称中找到了“@
例如:“in1”既是一个物理面的名称,可能也是一个网格面的名称,则“@
在CFX中,用户可以使用@REGION参数表示某个命名的面是网格面。
例如,为了表示网格面in1,可以使用如下表达式:@REGION:in1注意:若定位符不是作为物理面或者网格面的表达式而出现,则该表达式无效。
CEL语句CEL语言是一种说明性的语言。
用户使用表达式语句进行表达式的申明和定义,并和Fortran以及C语言进行表达式定义的相一致:语句中必须包含如下内容:Thestatementmustconsistofthefollowing:一个数,量纲可选,用于定义一个常量。
对于数学表达式,可能需要引用一个或者多个数学常量,变量,系统变量或者用户自定义的变量,并由+,-,*,/和^运算符进行连接,并用()定义运算的优先级,这些规则和传统的数学运算规则一致。
对于关系表达式则包含关系运算符,一个或者多个数学常量或者从数学表示计算的结果,并由<=,<,==,!=,>.>=连接而成,并可以由可选的()设定运算优先级。
对于逻辑表达式包含逻辑操作符,一个或者多个逻辑常量或者关系运算的结果,并通过!,&&,||连接而成,并可以由可选的()设定运算优先级。
使用常量在表达式中使用常量并不需要预先定义,例如:可以使用x+5[m]进行表达式计算;或者用户也可以先定义一个常量b=5[m],再创建一个表达式x+b。
逻辑常量值为false和true。
逻辑表达式的计算结果为0或者1,分别对应false和TRUE。
推荐用户使用常量进行表达式的定义,因为可能有多个表达式同时引用一个常量的情况,这样只需要修改常量表达式即可。
表达式参数在CEL语言中,所有的数值均作为实数进行处理;并遵循如下从高到低的计算优先级顺序。
指数运算:x^y。
单操作数的取负运算:-x。
乘除运算具有相同的优先级:x*y/z。
加减运算:x+y-z。
逻辑运算和关系运算遵循如下从高到低的计算优先级顺序:非运算:!x。
关系运算(<=,<,>and>=):x>=y。
关系运算(==and!=):x!=y。
逻辑与运算:x&&y。
逻辑或运算:x||y。
多行表达式多行表达式有时是十分有用的,尤其是对于复杂的表达式,可以使用多行创建用户需要的表达式。
在CFX中可以创建多行表达式,每行需要用合适的分隔符进行分隔。
例如:用户需要表达式A+B/C,其中A,B和C都是复杂的表达式。
在这种情况下,可以使用三行进行表达式的书写:A+B/C注意:第一行表达式A书写完成后用+结束,表达式B写在单独的一行上,而表达式C用/开头。
一旦表达式书写完成,他将出现在表达式定义的列表中CEL中的操作符,常量和表达式操作符在CFX中提供了一定范围的数学,逻辑以及操作性的操作符,并以内建函数的形式帮助用户创建复杂的表达式。
下表中列出了CEL表达式中所使用的操作符的详细信息。
if条件语句CELsupportstheconditionalifstatementusingthefollowingsyntax:在12版的CFX中提供了if条件语句,而在以往的CFX中是使用step函数实现的条件判断功能。
if语句的使用格式如下:if(cond_expr,true_expr,false_expr)其中:cond_expr:用于进行测试的逻辑表达式。
true_expr:当逻辑表达式为真时所执行的数学运算表达式。
false_expr:当逻辑表达式为假时所执行的数学运算表达式。
注意:true_exp以及false_expr表达式无论逻辑表达式是真还是假时均单独运算。
其结果是条件表达式在这样的表达式if(x>0,1/x,1.0)中不能避免除零错误,当x=0时,而无论x>0的条件是否满足表达式1/x也会执行。
CEL常量在表达式列表的详细视图中右击鼠标可以访问CEL常量,列表如下:表达式的使用CEL表达式的使用分为两个阶段:定义CEL表达式引用CEL表达式CEL表达式的定义阶段是指使用值集以及合法的参数创建表达式的过程,利用表达式详细视图可以帮助用户创建表达式。
使用温度的偏移量在表达式中使用温度值的时候,一般较安全的方式均采用[K]作为温度单位。
设想一下若需要将[K]的温度单位进行偏移并转变成[C]单位,这样的装换是在内部进行的,例如:下面的四个语句等价:Temperature=30[C]Temperature=303.15[K]Temperature=0[C]+30[K]Temperature=273.15[K]+30[K]因为在CFX程序内部[C]单位和[K]是兼容的并在内部做了单位转化,但是下面的语句和上面的效果不同:Temperature=0[C]+30[C]上面的语句等价于将Temperature设定为576.3[K],这是因为在CFX内部首先将0[C]和30[C]分别转化为273.15[K]和303.15[K],之后再进行相加操作;所以和用户设想的结果产生了偏差。
但是下面的两个语句等价:SpecificHeat=4200[Jkg^-1C^-1]SpecificHeat=4200[Jkg^-1K^-1]例子1:基于粘度的雷诺数在本例中,我们假定某种流体的动力学粘度未知,但是雷诺数和入口速度以及长度比已知,流体为可压缩流即密度可变。
根据上述信息,可以通过下面的公式计算流体粘度:其中:Re:雷诺数ρ:流体密度U:入口速度L:长度比μ:流体粘度与上述公式等价的CCL语言如下:LIBRARY:CEL:EXPRESSIONS:Re=4.29E6[]Vel=60[ms^-1]L=1.044[m]Visc=areaAve(density)@in*Vel*L/ReENDENDMATERIAL:AirIdealGasOption=PureSubstancePROPERTIES:Option=IdealGasMolarMass=2.896E1[kgkmol^-1]DynamicViscosity=ViscSpecificHeatCapacity=1.E3[Jkg^-1K^-1]ThermalConductivity=2.52E-2[Wm^-1K^-1]ENDENDEND这里共创建了4个CEL表达式,前3个表达式分别用于创建Re,Vel以及L,并在第四个表达式引用前3个表达式用于创建表达式Visc,其中areaAve(density)@in用于计算入口in的平均密度。
完成Visc的表达式定义之后,就可以在MATERIAL>PROPERTIES用于定义材料的粘度特性了。
例子2:入口温度的反馈控制在本例中通过改变入口的温度从而改变出口的温度,示意图如下:流体分别从主入口和侧边第一个入口流入,温度分别为275[K]和375[K]。