CFD學(xué)習(xí)系列（一）——Fluent/DPM實(shí)例

2016-11-14  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

前方多圖,請?jiān)赪ifi環(huán)境下閱讀!

終于算是安頓下來了。今天更一發(fā)。同時(shí)也是換換口味。ABAQUS雖好,奈何烤羊腿吃幾天也會膩,更何況我們這個標(biāo)榜數(shù)值大雜燴的算盤坊呢。今天小胖結(jié)合自己剛做完的一個小項(xiàng)目,談一談Fluent中如何進(jìn)行顆粒擴(kuò)散模擬。

Fluent是流體動力學(xué)軟件,幾年前被Ansys收購。據(jù)說ABAQUS也想收購Fluent來著,無奈最終流產(chǎn)。眼看如此一業(yè)界白富美投入了高富帥Ansys的懷抱,Abaqus這個書呆子也只有汪洋興嘆,埋起頭來發(fā)展自己的CFD模塊了。

話說Fluent在Ansys框架內(nèi)發(fā)展得也算是順風(fēng)順?biāo)?完成了由白富美向豪門富太的轉(zhuǎn)變。這個傳統(tǒng)的流體軟件也不再局限于連續(xù)介質(zhì)的模擬,而是把自己的觸角伸向了非連續(xù)介質(zhì)。DPM算是其中的一個相對成熟的功能了。

DPM全稱是Discrete Phase Model。根據(jù)Fluent自己的說法,DPM中離散相是通過拉格朗日軌道進(jìn)行跟蹤。算了,我還是回去翻翻它的manual吧。

Another very useful group of models in ANSYS Fluent is the set of free surface and multiphase flow models. These can be used for analysis of gas-liquid, gas-solid, liquid-solid, and gas-liquid-solid flows. For these types of problems, ANSYS Fluent provides the volume-of-fluid (VOF), mixture, and Eulerian models, as well as the discrete phase model (DPM). The DPM performs Lagrangian trajectory calculations for dispersed phases (particles, droplets, or bubbles), including coupling with the continuous phase. Examples of multiphase flows include channel flows, sprays, sedimentation, separation, and cavitation.

上邊說,DPM是用拉格朗日軌道模型來計(jì)算離散相的。而顆粒間的碰撞,則可采用DEM(離散元)的計(jì)算方法進(jìn)行:

ANSYS Fluent allows you to use the discrete element method (DEM) as part of the DPM capability. To use the DEM model, refer to Modeling Collision Using the DEM Model in the User's Guide.

顆粒還是sphere。你看人家,高富帥白富美都用球形顆粒,你看看小胖,博士最后三年整個橢球搞來搞去,沒有超算完全跑不動,直接搞得我延期畢業(yè)2年,現(xiàn)在還欠著兩篇相關(guān)論文沒跑完——這真是自己挖的坑,跪著也要填完。

好了,我已經(jīng)平復(fù)了。小胖不多說理論和公式,先上個小實(shí)例,大家跑起來。這個例子吧,是某隧道的施工的通風(fēng)和降塵模擬。

斷面是這樣滴。行車道下的空間不用管,主要是中間的空間和風(fēng)道板上部空間。這樣,我們就先把模型簡化掉

具體思路就是先建出幾何模型,小胖還是在Abaqus里弄好的。導(dǎo)出iges文件導(dǎo)入HyperMesh,進(jìn)行網(wǎng)格劃分,導(dǎo)出Fluent專用網(wǎng)格格式(.cas)。

為了盡可能地提高計(jì)算效率,小胖可恥地把隧道截成了上圖那么短。因?yàn)橐坏╊w粒脫出了計(jì)算域,那么就不再被跟蹤,也就是說可以提高計(jì)算效率了。對于降塵模擬,上圖中縱向前兩個blocks有粉塵源,而降塵措施一般需要盡量靠近粉塵源,這樣的話,如果我只關(guān)注降塵措施的效率,那么降塵設(shè)備后邊的顆粒就不需要care了。所以,各位寶寶可以看出,模型不是越大越好,小而精才是王道。

注意,在網(wǎng)格畫好導(dǎo)出之前,請務(wù)必清理你的components,盡量使其沒有多余組分,同時(shí)如果你關(guān)注的部分比較散,那么可以把流域網(wǎng)格分成幾個部分一起導(dǎo)出,這樣后處理時(shí)方便區(qū)別顯示。

然后在下圖所示位置導(dǎo)出cas文件。

如果你的Fluent安裝正確的話,可以直接打開導(dǎo)出的case文件進(jìn)行后續(xù)的計(jì)算設(shè)置。按照下面的圖示順序,進(jìn)行設(shè)置就好啦!

a

b

c

d

e(材料屬性,可修改)

f(邊界條件設(shè)置;粉塵源source要設(shè)置成為interior;其它根據(jù)自己需要設(shè)置,如速度進(jìn)口,壓力出口,質(zhì)量出口等)

g(選擇求解方法;我都是選用默認(rèn)的參數(shù))

h(配置好需要監(jiān)控的參數(shù))

i(配置好計(jì)算過程中自動輸出的計(jì)算文件)

j(初始化;我是從風(fēng)速進(jìn)口進(jìn)行初始化的)

k(設(shè)置計(jì)算時(shí)間和計(jì)算步長;建議采用自動增量步)

后處理小胖采用的是Tecplot。

有這些autosave的結(jié)果文件,我們導(dǎo)入Tecplot進(jìn)行可視化。

load 這些所有的data,注意只能選一個cas,然后選擇所有的dat文件。最初始是這樣的——

我們需要調(diào)整一下顯示模式。

然后我們看一下粉塵濃度分布

(把wall去掉不顯示,只顯示流域)

如果想看切片

OK。吃飯去了。

(完)

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