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2019/9/29西工大高性能计算研究与发展中心1CFDRC软件介绍钟诚文E-mail:[e-mail]西北工业大学高性能计算研究与发展中心西北工业大学航空学院流体力学系讲座目的技巧使用图形用户界面(GUI)操作CFDRC软件策划及进行基本的分析(采用重叠网格和动网格计算翼型、圆柱绕流和自由落体运动)知识介绍CFD-GEOM、CFD-FASTRAN以及CFD-VIEW的功能以及如何使用这些功能学习使用CFDRC解决流体力学问题的流程，掌握其中的各种工具的使用CFDRC简介软件背景CFDRC的组成CFDRC的功能特点CFD-GEOM简介CFD-FASTRAN简介CFD-VIEW简介CFDRC的一般解题流程软件背景CFDResearchCorporation是工程模拟和创新设计的技术领导者.其模拟包括了流体，传热，化学，电子，生物和机械领域等多学科交叉领域。在世界范围内该公司的软件产品和工程服务在Semiconductor,Biotechnology,FuelCell,Plasma,Combustion,Propulsion,Materials,Defense,Aerospace,Automotive,Chemical,Electronics,PowerGeneration,andEnvironmentalindustries等领域内得到了广泛应用.开发CFDRC的目的是在实现产品的过程中使用更短时间和更低的成本将更好的产品投放市场.CFDRC的组成模块CFD-GEOM物理和网格建模CFD-FASTRAN流动、化学反应求解CFD-ACE流动、传热、电磁CFD-VIEW计算结果后置处理软件CFD-VISCART全自动的笛卡儿网格生成器CFDRC的功能特点界面友好，功能强大，操作简单能够解决复杂流动、化学反应、多相流、动态过程等复杂的问题网格生成方法简单，生成网格质量可调节，可以很快的在原有的模型的基础上调整网格的疏密改善网格的质量优秀的解算器能够很好的适用于网格的重叠和移动，求解精度高，还可控制求解的稳定性后处理功能可以输出多种专业的流场图像和动画CFD-GEOM简介Easy-to-Learn,Easy-to-UseGraphicalUserInterfacewithhighlyintuitivepoint&clickoperationExtremelyfastandefficientmulti-blockstructured,unstructured,hybrid,andbody-alignedpolyhedralmeshgenerationNumerouscontrolsforspecifyinglocalmeshdensityandglobalgridquality2019/9/29西工大高性能计算研究与发展中心8AutomaticmeshupdatesaftergeometryormeshmodificationUnlimitedundo/redocapabilityExtensivegeometryimportcapabilitiesviaSAT,IGES,andotherformatsNumeroustoolsforcreatinggeometriesfromscratchandcleaningupdirtygeometriesimportedfromotherCADsystemsScriptingandjournaling（脚本和日志文件）CFD-GEOM简介—续CFD-FASTRAN简介CFD-FASTRAN是CFDRC公司专门为航空航天应用所设计的可压缩流动的解算器。CFD-FASTRAN是当前所有为航空航天设计的计算流软件中位于前列的软件。它采用了多种动网格技术，可以模拟绝大多数复杂的航空航天中涉及的各种问题，比如导弹发射、机动和多级脱离，飞行器飞行动力学及所载各种弹体的发射过程研究。2019/9/29西工大高性能计算研究与发展中心10CFD-FASTRAN简介—续CFD-FASTRAN具有挑战性的功能是将基于密度的可压缩欧拉方程和N-S方程同多体运动动力学、有限反应率化学和非平衡传热学耦合起来，解决一系列极为复杂的航空航天问题。CFD-VIEW的特点Object-OrientedInterface,veryeasyandintuitiveFastmanipulationoflargedatasets,takingadvantageof3DgraphicalhardwareStructured,Unstructured/Hybrid(mixedelement),Polyhedralmeshdatasets2019/9/29西工大高性能计算研究与发展中心12CFD-VIEW的特点—续ManygraphicalfeaturessuchasIJKcomputationalplanesandlines,XYZcuttingplanesandlines,iso-valuesurfacesandcurves,particletracingCFDFunctionCalculatorwithextensivearrayofpre-calculatedanduserdefinedfunctionsInteractivePointandLineDataProbesCFD-VIEW的特点TransientanimationofLiquidSpray/ParticleDataAnnotation/PresentationCapabilitiesInteractiveAnimationandmovierecordingDatasettranslation,rotation,andmirroring2019/9/29西工大高性能计算研究与发展中心14CFD-VIEW的特点--续SeamlessintegrationwithCFDRC'sflowsolversandothersoftwareviaCFD-DTF.SupportforPlot3D,Spray,STL,TABandotherinputformatsVarietyofoutputformats(RGB,BMP,PPM,GIF,MPEG,PS,EPS)使用CFDRC的一般解题流程对物理模型进行外形和流动状况分析使用CFD-GEOM建立物理模型并划分网格导入CFD-FASTRAN设置流动状态进行求解将求解结果导出到CFD-VIEW进行后置处理CFD-GEOM培训使用CFD-GEOM建立简单的模型目标学习完本节后，学员应该能够进入CFD-GEOM,并使用CFD-GEOM的GUI操作CFD-GEOM.LessonA.启动CFD-GEOM1-1.启动CFD-GEOM软件2019/9/29西工大高性能计算研究与发展中心18目标（续）LessonB.基本的交互操作1-2.进行如下的GUI交互操作:a.在主菜单中进行菜单选择b.在主菜单中调用子菜单c.在输入窗口中键入信息1-3.操作对图像区域进行Pan,Zoom,Rotate学习目标(续)1-4.演示图形拾取功能:a.图形拾取的方法b.显示拾取菜单（从列表中选择）c.演示在图形拾取中各鼠标键的功能LessonC.帮助系统1-5.CFD-GEOM帮助系统所包含的内容:a.进入帮助系统.b.查找版本信息.LessonD.退出CFD-GEOM1-6.退出CFD-GEOM程序.LessonA.启动CFD-GOEM在WindowsNT环境下，通过开始菜单选择CFDRC/V2003/CFD-GEOM启动CFD-GEOM软件在Linux环境下，在命令行中输入：/paths/CFDRC/V2003/CFD-GEOM.exe，其中paths为CFDRC软件的安装目录CFD-GEOM的图形用户界面（GUI）CFD-GEOM的绘图工具栏共有三个大的选项和若干子选项大选项为：几何、拓扑和网格其中几何选项下有点、直线、圆弧、椭圆、曲线、面、体、环、移动、旋转、投影、相交、截断、缩放和计算子项拓扑选项下有组面创建、域创建和拓扑检查网格选项下有结构线网格、非结构面网格、结构面网格、四面体网格、棱型网格和结构块网格CFD-GEOM的工具条文件操作（新建模型、打开模型文件、保存文件和另存为）编辑操作（剪切、复制、粘贴、删除、撤销和重做）视图操作（远景视图、平行视图，前视图、后视图、左视图、右视图、上视图、下视图）视图属性（颜色、显示关闭坐标系、设置旋转中心）脚本操作（编辑Python脚本、运行最后一个脚本）CFD-GEOM的视图工具条2图像只显示轮廓用网格显示表面用阴影显示表面显示隐藏网格均匀阴影显示光滑阴影显示隐藏显示曲线显示隐藏边界网格CFD-GEOM的工具条3屏蔽显示点、直线、曲线、面（face）、环（loop）、边界、网格关联边界、表面（surface）、块（block）、组面、域，全部显示和全部屏蔽画点工具（前面的箭头为开启鼠标直接画点功能）CFD-GEOM的工具条4旋转、缩放视图层网格显示边界条件和体积条件打光效果CFD-GEOM的状态栏显示当前选中的对象显示当前鼠标点所在的坐标绘图工具－几何点点击createpoint-point，在工具条3右面的编辑框内输入要创建点的坐标值（格式为×××，中间为空格）或者点击编辑框前面的箭头为白色，然后用鼠标在屏幕上需要画点的地方点击鼠标左键按鼠标中键或者点击绘图工具栏的弹出对话框中的apply即创建了新的点*注：在CFDRC软件中，鼠标中键一般的功能就是确认，相当于apply绘图工具－几何画点的工具除了直接画点以外还包括：偏移点、中心点、交点（线-线和曲线-面）、最近点（曲线-曲线）和直线-面的交点线画直线选取两个已经存在的点，点击apply按钮或者鼠标中键确认点击工具条3右边的箭头，在屏幕上选取两个点确认画plotlines、延长线、平行线、垂直线、切线、点切线和投影线绘图工具－几何圆3点创建一个圆2点创建一个圆圆点半径创建一个圆3点创建一个圆弧圆点半径创建一个圆弧绘图工具－几何二次曲线椭圆抛物线曲线通过偏移创建曲线创建中心曲线（两条曲线的平均曲线）创建组线的平均曲线创建螺旋曲线创建变参数边界曲线绘图工具－几何曲线贝赛尔曲线倒角修改曲线表面Loftsurface由四边创建表面旋转曲线创建表面修补创建表面绘图工具－几何体（solid）推出表面旋转表面*注：使用这两种方法生成的只是由面组成的体（solid），这种体区别于3D块（3D-BLOCK）在于它不是真正意义上的立体。在CFD-GEOM里面，可以生成二维结构网格的是表面(surface)，能够生成二维非结构网格的是域（domain），生成了三维结构网格的是3D块（3D-BLOCK），能够生成三维非结构网格的是三维域。表面和Block都有句柄（hander），这是区分面和表面、体（solid）和块（block）的一种方法。绘图工具－几何--续在CFD-GEOM里面，输出网格到CFD-FASTRAN的结构是BLOCK（包括2D和3D）在二维，对于结构网格，利用Surface可以通过createblock-create2Dblock创建在二维，对于非结构网格，利用2D域可以通过unstructuredsurfacegrid-createtriangulargrid来创建在三维，对于结构网格可以通过create3Dblock中的组面（surfaceset）、平推和旋转来创建在三维，对于非结构网格，利用3D域可以通过generatetetrahedralgrids等来创建绘图工具－几何Loop添加一个Loop（在一组封闭曲线Line的基础上）用曲线修整表面用Lo