CFD軟件：CFX二次開發(fā)-CFX前后處理工具的二次開發(fā)

CFX前后處理工具的二次開發(fā)在使用CFX進(jìn)行計(jì)算流體動力學(xué)（CFD）仿真時(shí)，前后處理工具的二次開發(fā)可以顯著提高工作效率和仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。前處理主要涉及幾何建模、網(wǎng)格生成、邊界條件設(shè)置等，而后處理則涉及結(jié)果的可視化、數(shù)據(jù)的后處理和分析等。本節(jié)將詳細(xì)介紹如何進(jìn)行CFX前后處理工具的二次開發(fā)，包括使用Python腳本和Fortran代碼進(jìn)行定制化開發(fā)的方法。前處理工具的二次開發(fā)幾何建模的二次開發(fā)使用Python腳本進(jìn)行幾何建模CFX前處理工具如ICEMCFD或ANSYSWorkbench提供了豐富的API接口，可以使用Python腳本進(jìn)行幾何建模的自動化。以下是一個(gè)簡單的例子，展示如何使用Python腳本在ICEMCFD中創(chuàng)建一個(gè)矩形幾何模型。#導(dǎo)入必要的模塊

importicemcfdasicem

#初始化ICEMCFD會話

icem.init_session()

#創(chuàng)建一個(gè)矩形

icem.geometry.create_rectangle(x_center=0.0,y_center=0.0,z_center=0.0,width=1.0,height=1.0)

#保存幾何模型

icem.geometry.save("rectangle_geom.ics")

#關(guān)閉會話

icem.close_session()在這個(gè)例子中，我們使用了ICEMCFD的PythonAPI來創(chuàng)建一個(gè)中心位于原點(diǎn)、寬度和高度均為1.0的矩形。icem.geometry.create_rectangle函數(shù)用于創(chuàng)建矩形，icem.geometry.save函數(shù)用于保存幾何模型。使用Fortran代碼進(jìn)行幾何建模如果需要更復(fù)雜的幾何建模，可以使用Fortran代碼。以下是一個(gè)簡單的Fortran代碼示例，展示如何在ICEMCFD中創(chuàng)建一個(gè)圓柱體。!定義模塊

MODULEicem_cfd

INTERFACE

SUBROUTINEicem_create_cylinder(x_center,y_center,z_center,radius,height)

REAL,INTENT(IN)::x_center,y_center,z_center,radius,height

ENDSUBROUTINEicem_create_cylinder

ENDINTERFACE

ENDMODULEicem_cfd

!主程序

PROGRAMmain

USEicem_cfd

IMPLICITNONE

REAL::x_center,y_center,z_center,radius,height

!設(shè)置圓柱體的參數(shù)

x_center=0.0

y_center=0.0

z_center=0.0

radius=0.5

height=2.0

!創(chuàng)建圓柱體

CALLicem_create_cylinder(x_center,y_center,z_center,radius,height)

!保存幾何模型

CALLicem_save_geometry("cylinder_geom.ics")

!關(guān)閉會話

CALLicem_close_session()

ENDPROGRAMmain在這個(gè)例子中，我們定義了一個(gè)Fortran模塊icem_cfd，其中包含一個(gè)子程序icem_create_cylinder用于創(chuàng)建圓柱體。主程序main中設(shè)置了圓柱體的參數(shù)，并調(diào)用了子程序來創(chuàng)建幾何模型。icem_save_geometry和icem_close_session函數(shù)用于保存幾何模型和關(guān)閉會話。網(wǎng)格生成的二次開發(fā)使用Python腳本進(jìn)行網(wǎng)格生成網(wǎng)格生成是CFD仿真中的關(guān)鍵步驟，使用Python腳本可以自動化生成網(wǎng)格，提高效率。以下是一個(gè)例子，展示如何在ICEMCFD中生成一個(gè)矩形網(wǎng)格。#導(dǎo)入必要的模塊

importicemcfdasicem

#初始化ICEMCFD會話

icem.init_session()

#讀取幾何模型

icem.geometry.load("rectangle_geom.ics")

#設(shè)置網(wǎng)格參數(shù)

icem.mesh.set_parameters(nx=100,ny=100,nz=1)

#生成網(wǎng)格

icem.mesh.generate()

#保存網(wǎng)格

icem.mesh.save("rectangle_mesh.msh")

#關(guān)閉會話

icem.close_session()在這個(gè)例子中，我們首先加載了之前創(chuàng)建的矩形幾何模型，然后設(shè)置了網(wǎng)格參數(shù)，生成了網(wǎng)格，并保存了網(wǎng)格文件。使用Fortran代碼進(jìn)行網(wǎng)格生成Fortran代碼也可以用于網(wǎng)格生成。以下是一個(gè)簡單的Fortran代碼示例，展示如何在ICEMCFD中生成一個(gè)圓柱體網(wǎng)格。!定義模塊

MODULEicem_cfd

INTERFACE

SUBROUTINEicem_load_geometry(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEicem_load_geometry

SUBROUTINEicem_set_mesh_parameters(nx,ny,nz)

INTEGER,INTENT(IN)::nx,ny,nz

ENDSUBROUTINEicem_set_mesh_parameters

SUBROUTINEicem_generate_mesh()

ENDSUBROUTINEicem_generate_mesh

SUBROUTINEicem_save_mesh(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEicem_save_mesh

ENDINTERFACE

ENDMODULEicem_cfd

!主程序

PROGRAMmain

USEicem_cfd

IMPLICITNONE

CHARACTER(LEN=20)::geom_file,mesh_file

INTEGER::nx,ny,nz

!設(shè)置文件名

geom_file="cylinder_geom.ics"

mesh_file="cylinder_mesh.msh"

!讀取幾何模型

CALLicem_load_geometry(geom_file)

!設(shè)置網(wǎng)格參數(shù)

nx=100

ny=100

nz=1

CALLicem_set_mesh_parameters(nx,ny,nz)

!生成網(wǎng)格

CALLicem_generate_mesh()

!保存網(wǎng)格

CALLicem_save_mesh(mesh_file)

!關(guān)閉會話

CALLicem_close_session()

ENDPROGRAMmain在這個(gè)例子中，我們定義了幾個(gè)子程序用于加載幾何模型、設(shè)置網(wǎng)格參數(shù)、生成網(wǎng)格和保存網(wǎng)格。主程序中設(shè)置了文件名和網(wǎng)格參數(shù)，并調(diào)用了相應(yīng)的子程序來完成網(wǎng)格生成。邊界條件設(shè)置的二次開發(fā)使用Python腳本設(shè)置邊界條件邊界條件的設(shè)置對CFD仿真的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。以下是一個(gè)例子，展示如何在CFX中使用Python腳本設(shè)置邊界條件。#導(dǎo)入必要的模塊

importcfxascfx

#初始化CFX會話

cfx.init_session()

#讀取網(wǎng)格文件

cfx.mesh.load("rectangle_mesh.msh")

#設(shè)置邊界條件

cfx.boundary_conditions.set_inlet("Inlet",velocity=[1.0,0.0,0.0],temperature=300.0)

cfx.boundary_conditions.set_outlet("Outlet",pressure=0.0)

cfx.boundary_conditions.set_wall("Wall",temperature=350.0)

#保存設(shè)置

cfx.boundary_conditions.save("boundary_conditions.cfx")

#關(guān)閉會話

cfx.close_session()在這個(gè)例子中，我們首先加載了之前生成的矩形網(wǎng)格文件，然后設(shè)置了入口、出口和壁面的邊界條件，并保存了設(shè)置文件。使用Fortran代碼設(shè)置邊界條件Fortran代碼也可以用于設(shè)置邊界條件。以下是一個(gè)簡單的Fortran代碼示例，展示如何在CFX中設(shè)置邊界條件。!定義模塊

MODULEcfx

INTERFACE

SUBROUTINEcfx_init_session()

ENDSUBROUTINEcfx_init_session

SUBROUTINEcfx_load_mesh(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEcfx_load_mesh

SUBROUTINEcfx_set_inlet(name,velocity,temperature)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::name

REAL,DIMENSION(3),INTENT(IN)::velocity

REAL,INTENT(IN)::temperature

ENDSUBROUTINEcfx_set_inlet

SUBROUTINEcfx_set_outlet(name,pressure)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::name

REAL,INTENT(IN)::pressure

ENDSUBROUTINEcfx_set_outlet

SUBROUTINEcfx_set_wall(name,temperature)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::name

REAL,INTENT(IN)::temperature

ENDSUBROUTINEcfx_set_wall

SUBROUTINEcfx_save_boundary_conditions(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEcfx_save_boundary_conditions

SUBROUTINEcfx_close_session()

ENDSUBROUTINEcfx_close_session

ENDINTERFACE

ENDMODULEcfx

!主程序

PROGRAMmain

USEcfx

IMPLICITNONE

CHARACTER(LEN=20)::mesh_file,bc_file

REAL,DIMENSION(3)::velocity

REAL::inlet_temp,outlet_pressure,wall_temp

!設(shè)置文件名

mesh_file="cylinder_mesh.msh"

bc_file="boundary_conditions.cfx"

!初始化CFX會話

CALLcfx_init_session()

!讀取網(wǎng)格文件

CALLcfx_load_mesh(mesh_file)

!設(shè)置邊界條件

velocity=[1.0,0.0,0.0]

inlet_temp=300.0

outlet_pressure=0.0

wall_temp=350.0

CALLcfx_set_inlet("Inlet",velocity,inlet_temp)

CALLcfx_set_outlet("Outlet",outlet_pressure)

CALLcfx_set_wall("Wall",wall_temp)

!保存設(shè)置

CALLcfx_save_boundary_conditions(bc_file)

!關(guān)閉會話

CALLcfx_close_session()

ENDPROGRAMmain在這個(gè)例子中，我們定義了幾個(gè)子程序用于初始化會話、加載網(wǎng)格文件、設(shè)置邊界條件和保存設(shè)置。主程序中設(shè)置了文件名和邊界條件參數(shù)，并調(diào)用了相應(yīng)的子程序來完成邊界條件的設(shè)置。后處理工具的二次開發(fā)結(jié)果可視化的二次開發(fā)使用Python腳本進(jìn)行結(jié)果可視化結(jié)果可視化是CFD仿真后的重要步驟，使用Python腳本可以自動化這一過程。以下是一個(gè)例子，展示如何在CFXPost中使用Python腳本進(jìn)行結(jié)果可視化。#導(dǎo)入必要的模塊

importcfx_postascfxp

#初始化CFXPost會話

cfxp.init_session()

#讀取結(jié)果文件

cfxp.results.load("cylinder_results.res")

#創(chuàng)建切片

cfxp.visualization.create_slice(x=0.0,y=0.0,z=0.5,normal=[0.0,0.0,1.0])

#創(chuàng)建速度矢量圖

cfxp.visualization.create_velocity_vectors(slice_name="Slice1")

#保存圖片

cfxp.visualization.save_image("velocity_vectors.png")

#關(guān)閉會話

cfxp.close_session()在這個(gè)例子中，我們首先加載了仿真結(jié)果文件，然后創(chuàng)建了一個(gè)切片，并在該切片上創(chuàng)建了速度矢量圖，最后保存了圖片文件。通過這種方式，可以方便地生成多種類型的可視化結(jié)果，如壓力分布圖、溫度分布圖等。使用Fortran代碼進(jìn)行結(jié)果可視化Fortran代碼也可以用于結(jié)果可視化。以下是一個(gè)簡單的Fortran代碼示例，展示如何在CFXPost中創(chuàng)建切片和速度矢量圖。!定義模塊

MODULEcfx_post

INTERFACE

SUBROUTINEcfxp_init_session()

ENDSUBROUTINEcfxp_init_session

SUBROUTINEcfxp_load_results(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEcfxp_load_results

SUBROUTINEcfxp_create_slice(x,y,z,normal)

REAL,INTENT(IN)::x,y,z

REAL,DIMENSION(3),INTENT(IN)::normal

ENDSUBROUTINEcfxp_create_slice

SUBROUTINEcfxp_create_velocity_vectors(slice_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::slice_name

ENDSUBROUTINEcfxp_create_velocity_vectors

SUBROUTINEcfxp_save_image(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEcfxp_save_image

SUBROUTINEcfxp_close_session()

ENDSUBROUTINEcfxp_close_session

ENDINTERFACE

ENDMODULEcfx_post

!主程序

PROGRAMmain

USEcfx_post

IMPLICITNONE

CHARACTER(LEN=20)::results_file,image_file

REAL::x,y,z

REAL,DIMENSION(3)::normal

!設(shè)置文件名

results_file="cylinder_results.res"

image_file="velocity_vectors.png"

!初始化CFXPost會話

CALLcfxp_init_session()

!讀取結(jié)果文件

CALLcfxp_load_results(results_file)

!創(chuàng)建切片

x=0.0

y=0.0

z=0.5

normal=[0.0,0.0,1.0]

CALLcfxp_create_slice(x,y,z,normal)

!創(chuàng)建速度矢量圖

CALLcfxp_create_velocity_vectors("Slice1")

!保存圖片

CALLcfxp_save_image(image_file)

!關(guān)閉會話

CALLcfxp_close_session()

ENDPROGRAMmain在這個(gè)例子中，我們定義了幾個(gè)子程序用于初始化會話、加載結(jié)果文件、創(chuàng)建切片、創(chuàng)建速度矢量圖和保存圖片。主程序中設(shè)置了文件名和切片參數(shù)，并調(diào)用了相應(yīng)的子程序來完成結(jié)果可視化。通過這種方式，可以靈活地生成多種可視化結(jié)果，提高分析效率。數(shù)據(jù)后處理的二次開發(fā)使用Python腳本進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理數(shù)據(jù)后處理可以提取仿真結(jié)果中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，進(jìn)行進(jìn)一步分析。以下是一個(gè)例子，展示如何在CFXPost中使用Python腳本進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理。#導(dǎo)入必要的模塊

importcfx_postascfxp

#初始化CFXPost會話

cfxp.init_session()

#讀取結(jié)果文件

cfxp.results.load("cylinder_results.res")

#提取速度場數(shù)據(jù)

velocity_data=cfxp.data.extract_velocity_field()

#提取溫度場數(shù)據(jù)

temperature_data=cfxp.data.extract_temperature_field()

#保存數(shù)據(jù)

cfxp.data.save("velocity_data.csv",velocity_data)

cfxp.data.save("temperature_data.csv",temperature_data)

#關(guān)閉會話

cfxp.close_session()在這個(gè)例子中，我們首先加載了仿真結(jié)果文件，然后提取了速度場和溫度場的數(shù)據(jù)，并保存為CSV文件。通過這種方式，可以方便地將仿真結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)出，進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理。使用Fortran代碼進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理Fortran代碼也可以用于數(shù)據(jù)后處理。以下是一個(gè)簡單的Fortran代碼示例，展示如何在CFXPost中提取速度場和溫度場的數(shù)據(jù)。!定義模塊

MODULEcfx_post

INTERFACE

SUBROUTINEcfxp_init_session()

ENDSUBROUTINEcfxp_init_session

SUBROUTINEcfxp_load_results(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEcfxp_load_results

FUNCTIONcfxp_extract_velocity_field()

REAL,DIMENSION(:,:),POINTER::cfxp_extract_velocity_field

ENDFUNCTIONcfxp_extract_velocity_field

FUNCTIONcfxp_extract_temperature_field()

REAL,DIMENSION(:),POINTER::cfxp_extract_temperature_field

ENDFUNCTIONcfxp_extract_temperature_field

SUBROUTINEcfxp_save(file_name,data)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

REAL,DIMENSION(:),INTENT(IN)::data

ENDSUBROUTINEcfxp_save

SUBROUTINEcfxp_close_session()

ENDSUBROUTINEcfxp_close_session

ENDINTERFACE

ENDMODULEcfx_post

!主程序

PROGRAMmain

USEcfx_post

IMPLICITNONE

CHARACTER(LEN=20)::results_file,velocity_file,temperature_file

REAL,DIMENSION(:,:),POINTER::velocity_data

REAL,DIMENSION(:),POINTER::temperature_data

!設(shè)置文件名

results_file="cylinder_results.res"

velocity_file="velocity_data.csv"

temperature_file="temperature_data.csv"

!初始化CFXPost會話

CALLcfxp_init_session()

!讀取結(jié)果文件

CALLcfxp_load_results(results_file)

!提取速度場數(shù)據(jù)

velocity_data=>cfxp_extract_velocity_field()

!提取溫度場數(shù)據(jù)

temperature_data=>cfxp_extract_temperature_field()

!保存數(shù)據(jù)

CALLcfxp_save(velocity_file,velocity_data)

CALLcfxp_save(temperature_file,temperature_data)

!關(guān)閉會話

CALLcfxp_close_session()

ENDPROGRAMmain在這個(gè)例子中，我們定義了幾個(gè)函數(shù)和子程序用于初始化會話、加載結(jié)果文件、提取速度場和溫度場的數(shù)據(jù)、保存數(shù)據(jù)和關(guān)閉會話。主程序中設(shè)置了文件名，并調(diào)用了相應(yīng)的函數(shù)和子程序來完成數(shù)據(jù)后處理。通過這種方式，可以提取和處理大量仿真數(shù)據(jù)，進(jìn)行深入分析。定制化報(bào)告的生成使用Python腳本生成定制化報(bào)告生成定制化報(bào)告可以方便地展示和分析仿真結(jié)果。以下是一個(gè)例子，展示如何在CFXPost中使用Python腳本生成定制化報(bào)告。#導(dǎo)入必要的模塊

importcfx_postascfxp

#初始化CFXPost會話

cfxp.init_session()

#讀取結(jié)果文件

cfxp.results.load("cylinder_results.res")

#提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)

velocity_data=cfxp.data.extract_velocity_field()

temperature_data=cfxp.data.extract_temperature_field()

#生成報(bào)告

report=cfxp.report.generate_report(velocity_data,temperature_data)

#保存報(bào)告

cfxp.report.save("custom_report.pdf",report)

#關(guān)閉會話

cfxp.close_session()在這個(gè)例子中，我們首先加載了仿真結(jié)果文件，然后提取了速度場和溫度場的數(shù)據(jù)，生成了定制化報(bào)告，并保存為PDF文件。通過這種方式，可以生成包含多種分析結(jié)果和圖表的報(bào)告，方便團(tuán)隊(duì)成員和客戶查看和理解。使用Fortran代碼生成定制化報(bào)告Fortran代碼也可以用于生成定制化報(bào)告。以下是一個(gè)簡單的Fortran代碼示例，展示如何在CFXPost中生成定制化報(bào)告。!定義模塊

MODULEcfx_post

INTERFACE

SUBROUTINEcfxp_init_session()

ENDSUBROUTINEcfxp_init_session

SUBROUTINEcfxp_load_results(file_name)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name

ENDSUBROUTINEcfxp_load_results

FUNCTIONcfxp_extract_velocity_field()

REAL,DIMENSION(:,:),POINTER::cfxp_extract_velocity_field

ENDFUNCTIONcfxp_extract_velocity_field

FUNCTIONcfxp_extract_temperature_field()

REAL,DIMENSION(:),POINTER::cfxp_extract_temperature_field

ENDFUNCTIONcfxp_extract_temperature_field

FUNCTIONcfxp_generate_report(velocity_data,temperature_data)

CHARACTER(LEN=*),POINTER::cfxp_generate_report

REAL,DIMENSION(:,:),INTENT(IN)::velocity_data

REAL,DIMENSION(:),INTENT(IN)::temperature_data

ENDFUNCTIONcfxp_generate_report

SUBROUTINEcfxp_save_report(file_name,report)

CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)::file_name,report