使用CFX研究两个同心圆柱体之间的层流流动
本文摘要（由AI生成）：
本案例研究两个同心圆柱体间的层流流动，其中内筒旋转，外筒静止。采用二维几何建模，设定了流体介质的属性和内筒的旋转角速度。使用CFX软件设置求解器，包括读取网格、定义材料属性、设置计算域和边界条件，以及求解控制参数。计算完成后，通过CFD-Post进行后处理，分析速度分布并验证结果。整个流程包括前处理、求解和后处理三个主要步骤。
本案例研究两个同心圆柱体之间的层流流动。
1 案例描述
几何如图所示。内筒以恒定速度旋转带动流体运动，外筒保持静止。本案例可以采用二维几何建模。
图中几何尺寸为:
内圆柱半径17.8mm
外圆柱半径46.28mm
流体介质属性为:
密度1kg/m3
粘度0.0002 kg/m-s
内筒旋转角速度1 rad/s。
采用稳态层流计算。并与理论值进行比较（理论值来自F. M. White. Fluid Mechanics(7nd ed). P275 。
式中，wi为内部圆柱旋转角速度；ri为内部圆柱半径；ro为外部圆柱半径；r为面上点到圆形的距离。
2 CFX设置
2.1 启动CFX
CFX可以从开始菜单启动，也可以在Workbench中以模块形式启动。这里从开始菜单启动CFX。启动CFX后，软件界面如下图所示。
点击按钮CFX-Pre启动CFX前处理界面
点击菜单File → New Case新建case
弹出对话框中选择General，点击OK按钮
2.2 读取网格
选择菜单File → Import → Mesh，弹出对话框中选择网格文件ex1.msh
2.3 新建材料
选择菜单Insert → Material，弹出对话框，修改材料名称为gas
材料设置面板中设置Density为1 kg/m3，设置Dynamic Viscosity为0.0002 Pa.s，如下图所示
点击OK按钮关闭面板
2.4 设置计算域
鼠标双击模型树节点Flow Analysis 1 > Default Domain打开区域设置面板
切换到Fluid Models标签页，设置Heat Transfer为None，设置Turbulence为None(Laminar)，点击OK按钮关闭面板
点击OK按钮关闭面板
2.5 边界条件
1、设置内部圆柱面边界
右键选择模型树节点Default Domain，点击弹出菜单项Insert → Boundary插入边界
将边界命名为inner
在Basic Settings标签页中设置Location为IN
切换中Boundary Details标签页，激活选项Wall Velocity，设置Option为Rotating Wall，指定Augular Velocity为1 rad/s
其他参数保持默认设置，点击OK按钮关闭设置面板
2、设置对称边界
右键选择模型树节点Default Domain，点击弹出菜单项Insert → Boundary插入边界
将边界命名为symmetry
在Basic Settings标签页中设置Location为Primitive 2D A, Primitive 2D B，如下图所示
其他参数保持默认设置，点击OK按钮关闭设置面板
2.6 Solution Controls
鼠标双击模型树节点Solver Control，打开设置面板
如下图所示的设置面板中，设置Max. Iterations为200
点击OK按钮关闭面板
点击菜单项File → Save Case保存文件
点击工具栏按钮Define Run写入求解器文件
点击Save按钮启动CFX求解管理器
2.7 开始计算
下图所示的对话框中采用默认设置，点击按钮-Start Run开始计算
计算完毕后可点击工具栏按钮Launch CFD-Post with a result file启动CFD-Post进行后处理
3 后处理
速度分布
结果验证
