CFD软件：CFX二次开发all.docx

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1.CFX二次开发概述

在航空航天领域，计算流体力学（CFD）软件如CFX被广泛用于模拟复杂流体流动和传热问题。然而，标准的CFX软件功能有时无法满足特定工程需求，这就需要通过二次开发来扩展其功能。本节将介绍CFX二次开发的基本概念、应用场景以及开发工具和环境。

1.1什么是CFX二次开发

CFX二次开发是指在CFX软件的基础上，通过编写自定义函数、子模型或宏命令，来扩展或增强其功能，以满足特定的工程需求。这些自定义功能可以包括但不限于：

自定义物理模型：例如，引入新的湍流模型、化学反应模型等。

自定义边界条件：例如，编写特定的入口条件、出口条件等。

自定义源项：例如，添加特定的热源、质量源等。

自定义求解器行为：例如，修改求解算法、增加中间结果输出等。

后处理脚本：例如，编写自定义的后处理脚本，进行数据处理和可视化。

1.2CFX二次开发的应用场景

1.2.1航空发动机燃烧室模拟

在航空发动机燃烧室的模拟中，标准的燃烧模型可能无法准确描述燃烧过程中的化学反应和湍流混合。通过二次开发，可以引入更复杂的化学反应模型和湍流混合模型，提高模拟的准确性。

1.2.2涡轮叶片冷却分析

涡轮叶片的冷却分析是一个复杂的多物理场问题，涉及传热、流体流动和固体热传导。标准的CFX模型可能无法完全捕捉这些复杂的物理现象。通过二次开发，可以引入自定义的传热模型和边界条件，更好地模拟涡轮叶片的冷却效果。

1.2.3空气动力学优化

在空气动力学优化中，需要对特定的飞行器外形进行多次模拟和优化。通过二次开发，可以编写自动化脚本，实现模型参数的批量修改和模拟结果的批量处理，大大提高优化效率。

1.3CFX二次开发的工具和环境

1.3.1FORTRAN语言

FORTRAN（FormulaTranslation）是一种广泛用于科学计算的编程语言，CFX支持使用FORTRAN进行二次开发。以下是一个简单的FORTRAN代码示例，用于定义一个自定义的湍流模型：

!定义一个自定义的湍流模型

SUBROUTINEMYTURB(VAR,T,U,V,W,TKE,OMEGA,NU,KT,K1,K2,K3,K4)

!输入变量

REAL,INTENT(IN)::VAR,T,U,V,W,TKE,OMEGA,NU

!输出变量

REAL,INTENT(OUT)::KT,K1,K2,K3,K4

!自定义的湍流模型计算

KT=0.04*TKE

K1=0.09*OMEGA

K2=1.0

K3=1.0

K4=1.0

RETURN

ENDSUBROUTINEMYTURB

1.3.2CFX-ExpressionLanguage(CEL)

CFX-ExpressionLanguage(CEL)是CFX提供的一种用于定义自定义表达式的语言。CEL可以用于定义边界条件、源项等。以下是一个简单的CEL表达式示例，用于定义一个自定义的入口速度：

!定义一个自定义的入口速度

InletVelocity=100*(1+0.1*sin(2*pi*t/10))

1.3.3CFX-PythonScripting

CFX也支持使用Python进行二次开发，通过Python脚本可以实现自动化任务、数据处理和后处理。以下是一个简单的Python脚本示例，用于读取CFX结果文件并计算平均速度：

#!/usr/bin/envpython

#导入必要的模块

importcfx_post

importnumpyasnp

#读取CFX结果文件

result_file=my_cfx_results.res

post=cfx_post.PostProcessor(result_file)

#获取速度场数据

velocity_field=post.get_field(Velocity)

#计算平均速度

mean_velocity=np.mean(velocity_field)

#输出结果

print(fAveragevelocity:{mean_velocity}m/s)

1.4CFX二次开发的步骤

1.4.1需求分析

在进行二次开发之前，首先需要明确开发的目标和需求。例如，如果目标是改进燃烧模型，需要确定需要改进的具体方面，如化学反应速率、湍流混合等。

1.4.2环境搭建

搭建二次开发的环境，包括安装必要的编译器、配置CFX的开