本案例演示在CFX中利用浸沒實體方法（Immersed Solid Method）進行齒輪泵仿真的基本流程。

注：本案例為CFX的隨機案例。
浸沒實體方法常用于處理復雜的邊界運動問題，其無需處理由于邊界運動而導致的網格劣化問題。當然此方法也有很多的局限性，有興趣的道 友可搜索浸沒邊界法或Immersed Boundary Method。CFX在很早的版本中就提供了此方法（好像是13.0版本就有），目前尚未在其他的商業軟件中發現有此類方法應用，不過OpenFOAM的一個分支版本FOAM-extend中貌似有此方法的實現。

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1 問題描述

案例幾何模型如下圖所示。

齒輪泵包含1個入口與1個出口，其中出口的相對靜壓為1 psi，入口相對總壓為0 psi。內轉子轉速為7 轉/秒，外轉子轉速為6 轉/秒。使用浸沒固體域（Immersed Solid Domain）來模擬內轉子，使用旋轉流體域來模擬內轉子周圍的流體，使用靜止流體域來模擬入口和出口通道中的流體。

浸沒實體方法需要分別對固體和流體進行網格劃分，這有點類似于Fluent中重疊網格的準備，不過固體區域不需要挖洞。

2  CFX設置

• 啟動CFX 2022R1，設置工作路徑，點擊按鈕 CFX-Pre 進入CFX-Pre

2.1 導入網格

• 點擊菜單 File → New Case ，打開的對話框中選擇 General ，點擊按鈕 OK

• 選擇菜單 File → Import → Mesh… 打開文件選擇對話框，選擇網格文件 ImmersedSolid.gtm

2.2 創建表達式

• 點擊菜單項 Insert > Expressions, Functions and Variables > Expression ，如下圖所示創建表達式 dt與 total time

2.3 設置分析類型

• 點擊菜單項 Insert → Analysis Type

2.4 創建浸沒實體

• 點擊菜單項 Insert → Domain 創建區域 ImmersedSolid，如下圖所示設置

2.5 創建靜止流體區域

• 新建流體區域 StationaryFluid ，如下圖所示設置Basic Settings選項卡

• 如下圖所示設置Fluid Models選項卡

• 如下圖所示設置初始值

2.6 創建運動流體區

• 刪除默認區域 Default Domain

• 如下圖所示復制區域 StationaryFluid，重新命名為 RotatingFluid

• 如下圖所示設置Basic Settings選項卡，其他參數保持默認設置

2.7 創建分界面

• 點擊菜單 Insert → Domain Interface 打開交界面設置面板，如下圖所示所示參數

• 鼠標雙擊模型樹節點 RotatingFluid > Domain Interface 1 Side 2 ，如下圖所示設置Nonoverlap Conditions選項卡

• 鼠標雙擊模型樹節點 StationaryFluid > Domain Interface 1 Side 1 ，如下圖所示設置

2.8 創建邊界條件

• 鼠標右鍵選擇模型樹節點 StationaryFluid，點擊彈出菜單項 Insert → Boundary 創建邊界 in

• 設置Basic Settings選項卡，如下圖所示

• 進入Boundary Details選項卡，如下圖所示設置參數

• 相同方式創建邊界 out，如下圖所示設置Basic Settings選項卡

• 設置Boundary Details選項卡

2.9 設置求解器控制參數

• 鼠標雙擊模型樹節點 Solver Control 打開參數設置面板，采用默認參數設置

2.10 設置輸出控制

• 點擊模型樹節點 Output Control ，如下圖所示設置輸出參數

2.11 監控出口流量

• 進入Monitor選項卡，如下圖所示設置監測出口流量

2.12 求解計算

• 點擊菜單 Tools → Solve → Start Solver → Define Run

• 保存def文件

• 軟件自動開啟CFX-Solver-Manager，如下圖所示點擊按鈕 Start Run開始計算

3 計算結果

• 監測到的出口流量

• 轉子轉動時腔體內壓力分布

案例相關文件鏈接（去除了結果文件）：
https://pan.baidu.com/s/1uouBhRbh1DPXyqFug77C_A?pwd=pysn
提取碼：pysn

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（案例完畢）

文章來源：CFD之道