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ANSYS CFX

Finite-Elemente-Programm zur Strömungsberechnung

aktuelle Version: 14.5

Ansprechpartner: Dienste:
Links:

ANSYS CFX

ANSYS CFX ist ein CFD-Programm der ANSYS Inc. Am SCC ist es auf dem Linux-Clustern HP XC3000, dem Instituts-Cluster und dem bwUniCluster installiert. Zum eigentlichen CFX Solver gehört

  • ein Modul zur Spezifikation physikalischer Eigenschaften CFX-Pre
  • ein Postprozessor CFD-Post

 

Alle Module können über Kommandozeilen aufgerufen werden oder auch über den CFX Launcher angesteuert werden  Näheres findet man in der Kurzanleitung und in den Handbüchern zu CFX.

Ein knapper Überblick über die Funktionalitäten des Programms:

  • stationäre und transiente Strömungen
  • laminare newtonsche und nicht-newtonsche Fluide
  • zahlreiche Turbulenzmodelle
  • inkompressible und kompressible Fluide, auch für den supersonischen und transsonischen Bereich
  • Wärmeleitung, Konvektion
  • Massentransport, chemische Reaktionen
  • Strömungen mehrerer Fluide, Mehrphasenströmung
  • freie Oberflächen
  • bewegliche und veränderbare Gitter
  • lokale Netzverfeinerung
  • Import von ProE- und anderen CAD-Daten
  • Visualisierung mit EnSight

     

Lizenzbeschränkungen

Folgende Bedingungen müssen eingehalten werden:
  1. The analysis work performed with the Academic Program(s) must be non-proprietary work.
  2. Licensee and its Contract Users must be or be affiliated with an academic facility. In addition to its employees and Contract Users, Licensee may permit individuals who are students at such academic facility to access and use the Academic Program(s). Such students will be considered Contract Users of Licensee.
  3. The Academic Program(s) may not be used for competitive analysis (such as benchmarking) or for any commercial activity, including consulting.
  4. Notwithstanding any terms of the Agreement to the contrary, Academic Program(s) may be accessed and used by Licensee at the Designated Site or any other location within a 50 mile radius of the Designated Site, provided that such location is within the same country as the Designated Site. Such limitations apply to any access and/or use of the Academic Program(s), including, but not limited to, access via a VPN connection or through license borrowing.

CFX Kurzanleitung

 

Inhaltsangabe

Einleitung

Die CFX-Komponenten

CFX auf den Linux-Clustern des SCC

Dokumentation und Beispiele

Einleitung

ANSYS CFX ist ein CFD-Programm der ANSYS, Inc. Am SCC ist es auf dem Linux-Clustern  HP XC3000, dem Instituts-Cluster und dem bwUniCluster installiert. Interessierten Instituten kann das Programm auch für andere Betriebssysteme, einschliesslich Windows/XP/7, zur Installation zur Verfügung gestellt werden.

Zum eigentlichen CFX Solver gehören noch:

  • die Entwicklungsumgebung ANSYS Workbench und der Modellierer und Vernetzer ANSYS ICEM_CFD.
  • ein Präprozessor CFX-Pre, zur Modellerstellung
  • ein Postprozessor CFD-Post

Alle Module können über Kommandozeilen aufgerufen werden oder auch über den CFX Launcher angesteuert werden. Näheres findet man in der Kurzanleitung und in den Handbüchern zu CFX.

Ein Überblick über die Funktionalitäten des Programms:

  • stationäre und transiente Strömungen
  • laminare newtonsche und nicht-newtonsche Fluide
  • zahlreiche Turbulenzmodelle
  • inkompressible und kompressible Fluide,
    auch für den supersonischen und transsonischen Bereich
  • Wärmeleitung, Konvektion
  • Massentransport, chemische Reaktionen
  • Strömungen mehrerer Fluide, Mehrphasenströmung
  • Teilchenbahnen, Verbrennung, Strahlung
  • freie Oberflächen
  • bewegliche und veränderbare Gitter
  • lokale Netzverfeinerung
  • Import von ProE- und anderen CAD-Daten
  • Visualisierung mit EnSight

 

Die CFX-Komponenten

CFX kann in der ANSYS Workbench integriert benutzt werden, die CFX-Komponenten können aber auch direkt über Kommandos aufgerufen oder über den CFX Launcher angesteuert werden. Dieser wird einfach durch

cfx5

aufgerufen. Hier können auch Informationen über Programm- und Systemkonfiguration abgefragt werden.

ANSYS Workbench und ANSYS ICEM_CFD

sind beides Werkzeuge um Geometrien und Netze für CFX zu generieren. Es wird ein gtm- oder cfx-File erzeugt. Weitere Werkzeuge sind "Third Party" Programme wie z.B. welches ebenfalls am SCC zur Verfügung steht.

CFX-Pre

ist ein Präprozessor zur Definition der Randbedingungen und der physikalischen Eigenschaften des Modells.
Dazu liest er das gtm- bzw. cfx-File ein und erzeugt

  • ein Case-File id.cfx
  • ein Sessionfile id.pre (auf Anforderung)
  • ein Definition-File id.def, das vom CFX-Solver eingelesen wird
  • ein Multi-Configuration-File id.mdef, das vom CFX-Solver eingelesen wird
  • ein CFX Command Language File id.ccl (auf Anforderung)

CFX-Pre kann auch pre-, cfx-, def- und ccl-Files einlesen und daraus wiederum eine Simulation aufbauen.
Selbst ein Ergebnis-File id.res, wie es vom Solver erzeugt wird, kann reimportiert werden.

CFX Solver Manager

ist eine Oberfläche zur Interaktion mit dem Solver.

  • hier läßt sich ein Job
    • starten, abbrechen
    • überwachen
  • die Ergebnisse lassen sich in bestimmten Formaten exportieren, z.B.
    • Patran
    • EnSight
    • FieldView
  • das Definitionsfile kann editiert werden

Der Solver Manager nummeriert die Jobs, beginnend mit 001, durch, so dass die Jobnamen und Ergebnisdateien id_001 als Namensbestandteil haben.

Der CFX Solver liest das Definition-File id.def (bzw. id.mdef) und liefert folgende Dateien:

das Resultsfile, das die Geometrie und die Lösung enthält und Eingabedatei für CFD-Post ist: id_001.res bzw. id_001.mres

  • im transienten Fall wird gleichzeitig ein Verzeichnis mit dem Namen id_001 angelegt, in dem Dateien mit Namen nn.trn liegen, wobei nn die Nummer des Zeitschrittes bedeutet, oder
  • das Outputfile, in dem Informationen über das Modell und dem Lösungsvorgang stehen; Name: id_001.out bzw. id_001.mout

 

CFD-Post

dient zur Visualisierung der Ergebnisse.

  • als Eingabedatei ist das Ergebnisfile id.res oder id.mres nötig
  • im transienten Fall greift CFD-Post auch auf die Dateien im Unterverzeichnis id_nn zurück
  • weitere mögliche Eingabedateien sind
    • das CFD-Post Sessionfile id.cse
    • das CFD-Post Statefile id.cst (das entspricht dem CFX Command Language File)
    • das CFX Definitionfile id.def

Alle Module lassen sich auch direkt mit Kommandos aufrufen. Auch Funktionalitäten des CFX Solver Managers lassen sich direkt aufrufen. Einige wichtige Kommandos sind:

cfx5pre ruft CFX-Pre direkt auf
cfx5post

ruft CFD-Post direkt auf

cfx5info

gibt die System- und Programmkonfiguration aus

cfx5_config

entspricht dem Aufruf cfx5info - full

cfxexport

exportiert Daten im Definitions- und Resultsfile in Formate für
Patran, EnSight oder FieldView

cfx5cmds

editiert das Definitonsfile

 

Die einzelnen Beschreibungen und Optionen erhält man, wenn man die Kommandos mit der Option -h eingibt.

CFX auf den Linux-Clustern des SCC

Der HP XC3000 ist ein XEON-Cluster aus Prozessoren, die über einen sehr schnellen Switch miteinander verbunden sind. Hier werden große Jobs unter einem Job Management System (JMS) gestartet und mit Rechnerressourcen versorgt. Der Instituts-Cluster ist ein XEON-Cluster, der von einzelnen Instituten benutzt werden kann.

Der Aufruf des Solver unter dem JMS lautet:

cfx5job -j name -t cpu-zeit -m memory -c jobklasse -p prozessoren
[-T real-zeit][-R restart-datei][-s string]

name

Name der Definitionsdatei

cpu-zeit

CPU-Zeit in Minuten

memory

Hauptspeicher in MByte

jobklasse

Job-Klasse:
p für production oder
d für development

real-zeit

Real-Zeit in Minuten; Default: 1.1*CPU-Zeit

prozessoren

Anzahl der Prozessoren, auf denen der Job gerechnet werden soll

restart-datei

Name der Ergebnisdatei, falls ein Restartlauf folgen soll

string

weitere Optionen, die als Textstring in Hochkomma eingschlossen angegeben werden können

 

Mit dem bwUniCluster wurde ein Modulkonzept eingeführt. Sie müssen daher, bevor Sie mit einem Produkt arbeiten können, das entsprechende Modul laden. Alle vorhandenen Software-Module erhalten Sie, indem Sie

module avail

eintippen. Das Modul für ANSYS 15.0 heißt

cae/ansys/15.0

Das Modul laden Sie mit

module load cae/ansys/15.0


Der Aufruf des CFX Solvers kann nach dem Laden des ANSYS-Moduls dann mit

cfx5job -j name -t cpu-zeit -m memory -p prozessoren
[-R restart-datei][-s string]

erfolgen.

 

 

Dokumentation und Beispiele

Die Online-Dokumentation kann über den Help-Button aktiviert werden. Hier kann man auch ein Inhaltsverzeichnis anschauen, daraus auswählen und ausdrucken. Außerhalb einer CFX-Sitzung kann man die Dokumentation durch Eingabe von:

cfx5help

erhalten.

erhalten.
  • CFX Tutorials
  • CFX-Pre
  • Solver Modelling
  • Solver Theory
  • Solver Manager
  • CFX-Post
  • Reference Manual
  • ICEM CFD Tutorial
  • ICEM CFD User Guide
  • ANSYS Workbench User Guide

 

Die komplette ANSYS Dokumentation steht, wie auch die Software, auf dem FTP-Server ftp://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/ANSYS14.5 zum Download bereit. Ein erster Überblick liefert das folgende Inhaltsverzeichnis der Manuals:  

 

General Documentation

  • ANSYS, Inc. Release Notes

  • ANSYS, Inc. Installation and Licensing Guides

  • ANSYS, Inc. Legal Notices

 

Workbench Documentation

  • ANSYS Workbench User's Guide

  • ANSYS Workbench Scripting Guide

  • Design Exploration Application

  • DesignModeler Application

  • EKM Desktop

  • Engineering Data Application

  • External Connection User's Guide

  • FE Modeler Application

  • Remote Solve Manager (RSM)

 

Structural Mechanics Documentation

  • Mechanical Application (formerly Simulation)

  • Verification Manual for Workbench

Mechanical APDL

  • Command Reference

  • Element Reference

  • Verification Manual

  • Theory Reference for the Mechanical APDL and Mechanical Applications

  • Advanced Analysis Techniques Guide

  • Programmer's Manual for Mechanical APDL

  • Basic Analysis Procedures Guide

  • ANSYS Connection User's Guide

  • Contact Technology Guide

  • Coupled-Field Analysis Guide

  • Distributed ANSYS Guide

  • Fluids Analysis Guide

  • High-Frequency Electromagnetic Analysis Guide

  • Low-Frequency Electromagnetic Analysis Guide

  • ANSYS LS-DYNA User's Guide

  • Modeling and Meshing Guide

  • Multibody Analysis Guide

  • Operations Guide

  • Performance Guide

  • Programmer's Manual for Mechanical APDL application

  • Rotodynamic Analysis Guide

  • Structural Analysis Guide

  • Technology Demonstration Guide

  • Thermal Analysis Guide

  • Troubleshooting Guide

 

Meshing Documentation

  • Meshing Application

  • CFX-Mesh

  • ANSYS ICEM CFD Help Manual

  • ANSYS ICEM CFD User Manual

  • ANSYS ICEM CFD Tutorial Manual

 

Fluid Dynamics Documentation

  • ANSYS CFD-Post User's Guide

ANSYS CFX Documentation

  • ANSYS CFX Introduction

  • ANSYS CFX Reference Guide

  • ANSYS CFX Tutorials

  • ANSYS CFX-Pre User's Guide

  • ANSYS CFX-Solver Manager User's Guide

  • ANSYS CFX-Solver Modeling Guide

  • ANSYS CFX-Solver Theory Guide

ANSYS FLUENT Documentation

  • ANSYS FLUENT Getting Started Guide

  • ANSYS FLUENT User's Guide

  • FLUENT in Workbench User's Guide

  • ANSYS FLUENT Theory Guide

  • ANSYS FLUENT UDF Manual

  • ANSYS FLUENT Tutorial Guide

  • FLUENT in Workbench Tutorial Guide

  • ANSYS FLUENT Text Command List

  • FLUENT/CFD-Post Tutorial

  • ANSYS FLUENT Continuous Fiber Module Manual

  • ANSYS FLUENT Fuel Cells Module Manual

  • ANSYS FLUENT Magnetohydrodynamics (MHD) Module Manual

  • ANSYS FLUENT Population Balance Module Manual

  • Addendum to ANSYS FLUENT 12.0 User's Guide

  • ANSYS FLUENT 12.0/12.1 User Documentation Errata

ANSYS POLYFLOW

  • ANSYS POLYFLOW Release Notes

  • ANSYS POLYFLOW User's Guide

  • ANSYS POLYSTAT User's Guide

  • ANSYS POLYFLOW in Workbench User's Guide

 

Explicit Dynamics Documentation

  • ANSYS AUTODYN in Workbench

  • What's New in Version 12.1

  • ANSYS AUTODYN User Subroutines Tutorial

  • ANSYS AUTODYN Quick Start Guide - Windows XP

  • ANSYS AUTODYN User Manual

  • ANSYS AUTODYN Parallel Tutorial

 

Dazu kommen noch Tutorials und Beispieldaten zu den Tutorien.

CFX Dokumentation

Die Online-Dokumentation kann über den Help-Button aktiviert werden. Hier können Sie Themen aus einem Inhaltsverzeichnis auswählen und ausdrucken. Die Dokumentation umfasst u.a.

  • CFX Tutorials
  • CFX-Pre
  • Solver Modelling
  • Solver Theory
  • Solver Manager
  • CFX-Post
  • Reference Manual
  • ICEM CFD Tutorials
  • ICEM CFD User Guide
  • ANSYS Workbench User Guide
  • CFX-Mesh Tutorial
  • u.a.

 

Die komplette Dokumentation steht, wie auch die Software, auf dem FTP-Server ftp://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/ANSYS14.5 zum Download bereit. Ein erster Überblick liefert das folgende Inhaltsverzeichnis der Manuals:  

 

General Documentation

  • ANSYS, Inc. Release Notes

  • ANSYS, Inc. Installation and Licensing Guides

  • ANSYS, Inc. Legal Notices

 

Workbench Documentation

  • ANSYS Workbench User's Guide

  • ANSYS Workbench Scripting Guide

  • Design Exploration Application

  • DesignModeler Application

  • EKM Desktop

  • Engineering Data Application

  • External Connection User's Guide

  • FE Modeler Application

  • Remote Solve Manager (RSM)

 

Structural Mechanics Documentation

  • Mechanical Application (formerly Simulation)

  • Verification Manual for Workbench

Mechanical APDL

  • Command Reference

  • Element Reference

  • Verification Manual

  • Theory Reference for the Mechanical APDL and Mechanical Applications

  • Advanced Analysis Techniques Guide

  • Programmer's Manual for Mechanical APDL

  • Basic Analysis Procedures Guide

  • ANSYS Connection User's Guide

  • Contact Technology Guide

  • Coupled-Field Analysis Guide

  • Distributed ANSYS Guide

  • Fluids Analysis Guide

  • High-Frequency Electromagnetic Analysis Guide

  • Low-Frequency Electromagnetic Analysis Guide

  • ANSYS LS-DYNA User's Guide

  • Modeling and Meshing Guide

  • Multibody Analysis Guide

  • Operations Guide

  • Performance Guide

  • Programmer's Manual for Mechanical APDL application

  • Rotodynamic Analysis Guide

  • Structural Analysis Guide

  • Technology Demonstration Guide

  • Thermal Analysis Guide

  • Troubleshooting Guide

 

Meshing Documentation

  • Meshing Application

  • CFX-Mesh

  • ANSYS ICEM CFD Help Manual

  • ANSYS ICEM CFD User Manual

  • ANSYS ICEM CFD Tutorial Manual

 

Fluid Dynamics Documentation

  • ANSYS CFD-Post User's Guide

ANSYS CFX Documentation

  • ANSYS CFX Introduction

  • ANSYS CFX Reference Guide

  • ANSYS CFX Tutorials

  • ANSYS CFX-Pre User's Guide

  • ANSYS CFX-Solver Manager User's Guide

  • ANSYS CFX-Solver Modeling Guide

  • ANSYS CFX-Solver Theory Guide

ANSYS FLUENT Documentation

  • ANSYS FLUENT Getting Started Guide

  • ANSYS FLUENT User's Guide

  • FLUENT in Workbench User's Guide

  • ANSYS FLUENT Theory Guide

  • ANSYS FLUENT UDF Manual

  • ANSYS FLUENT Tutorial Guide

  • FLUENT in Workbench Tutorial Guide

  • ANSYS FLUENT Text Command List

  • FLUENT/CFD-Post Tutorial

  • ANSYS FLUENT Continuous Fiber Module Manual

  • ANSYS FLUENT Fuel Cells Module Manual

  • ANSYS FLUENT Magnetohydrodynamics (MHD) Module Manual

  • ANSYS FLUENT Population Balance Module Manual

  • Addendum to ANSYS FLUENT 14.5 User's Guide

  • ANSYS FLUENT 14.5 User Documentation Errata

ANSYS POLYFLOW

  • ANSYS POLYFLOW Release Notes

  • ANSYS POLYFLOW User's Guide

  • ANSYS POLYSTAT User's Guide

  • ANSYS POLYFLOW in Workbench User's Guide

 

Explicit Dynamics Documentation

  • ANSYS AUTODYN in Workbench

  • What's New in Version 12.1

  • ANSYS AUTODYN User Subroutines Tutorial

  • ANSYS AUTODYN Quick Start Guide - Windows XP

  • ANSYS AUTODYN User Manual

  • ANSYS AUTODYN Parallel Tutorial

 

Dazu kommen noch Tutorials und Beispieldaten zu den Tutorien.

ANSYS Installationsanleitung

Benutzer der Universität Karlsruhe können die Software und das Installationshandbuch direkt von unserem ftp-Server
ftp://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/ANSYS15/
herunterladen.

ftp ftp.scc.kit.edu
user: anonymous
password: email-Adresse

In folgenden Verzeichnissen finden Sie die entsprechenden Installationsdateien  im TAR- bzw. ZIP-Format vor:

LINX64 ................... Linux, 64 Bit
WIN32 .................... Windows, 32 Bit
WIN64 .................... Windows, 64 Bit

Eine 32 Bit-LINUX-Version steht nicht mehr zur Verfügung.

Im Verzeichnis Dokumentation finden Sie u.a. das Installationshandbuch und die Release Notes (im ZIP-Format):

ai_inst.pdf .......................................... Installationsanleitung
ansysreleasedoc.zip ............................... Release Notes

Einige Tutorials finden Sie im Verzeichnis Tutorials.

Gehen Sie wie folgt vor:

  1. Laden Sie die TAR- bzw. ZIP-Files aus dem entsprechenden Verzeichnis herunter.
  2. Entpacken Sie alle Dateien im selben Ordner.
  3. Starten Sie unter Windows anschließend die Datei setup.exe. Im sich nun öffnenden Installationsfenster installieren Sie zunächst die "Required Prerequisites", und danach dann die ANSYS Produkte.
    Unter Linux geben Sie INSTALL -noroot ein.
  4. Nach der Installation erscheint ein Fenster, in dem Sie den Lizenzserver spezifizieren müssen. Hier geben Sie ein:
    bei SERVER       : 10550@scc-lic-02.scc.kit.edu
    bei ANSLI_SERVERS: 2325@scc-lic-02.scc.kit.edu
  5. Sie können auch im nachhinein im Unterverzeichnis Shared File\Licensing bzw. shared-files/licensing in der Datei ansyslmd.ini die beiden Zeilen eintragen:
    SERVER=10550@scc-lic-02.scc.kit.edu
    ANSYSLI_SERVERS=2325@scc-lic-02.scc.kit.edu
  6. Jeder Benutzer kann jetzt noch seine Lizenzumgebung setzen.
    Unter Windows wählen Sie
    Start --> Ansys 15 --> Client ANSLIC_ADMIN Utility 15 --> Set License Preferences for User
    Unter Linux starten Sie im Unterverzeichnis shared-files/licensing/lic_admin das Programm
    anslic_admin -userprefs150
  7. In beiden Fällen geht ein Fenster mit der ANSYS_LICADMIN Utility auf. Auf der linken Seite klicken Sie auf Set License Preference for User xyz, wobei für xyz Ihr Username steht. Hier sollte bei Global Settings der Button Use Academic Licenses aktiviert sein.
  8. Wenn Sie z.B. haupsächlich mit den CFD-Programmen Fluent und CFX arbeiten, klicken Sie bitte unter Solver die ANSYS Academic Research CFD Lizenz an und drücken dann Move up, Apply und OK. Dies vermeidet, dass zunächst die ANSYS Academic Research Lizenzen heran gezogen werden, die in der Regel auch stark ausgelastet sind.
  9. anslic_admin
  10. Für die interaktive Nutzung von Grafikanwendungen benötigen Sie leider einen X-Server auf Ihrem Endgerät (HCL Exceed, Xwin32, ...). Sollten Sie einen solchen haben, müssen Sie die DISPLAY-Variable entsprechend auf ihr DISPLAY setzen. Wenn Sie keinen solchen X-Server haben, gehen Sie wie folgt vor:
    • Sie finden in Ihrem HOME-Verzeichnis auf den HPC-Cluster oder auch auf Ihren eigenen LINUX-Compute-Server ein Verzeichnis mit dem Namen .ansys
    • Gehen Sie dort mit cd .ansys hinein.
      Wenn Sie z.B. mit der Version 15 (z.B. cfx5150) arbeiten gehen Sie jetzt in das Verzeichnis v150. Dort finden Sie jetzt eine Verzeichnis licensing. Kopieren Sie jetzt die Datei license.preferences.xml in dieses Verzeichnis (~/.ansys/v150/licensing). Für die Version 14.5 wäre das z.B. das Verzeichnis ~/.ansys/v150/licensing.
    Ab sofort werden jetzt beim Aufruf von CFX zunächst die 50 speziellen weniger ausgelasteten aa_r_cfd-Lizenzen herangezogen. Sollten Sie dies rückgängig machen wollen, können Sie die Datei license.preferences.xml in diesen Verzeichnissen einfach wieder löschen.