【小白的CFD之旅】10 敲門實(shí)例【轉(zhuǎn)發(fā)】

2017-01-18  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

按黃師姐的說(shuō)法,做好第一個(gè)案例很重要。第一個(gè)案例既可以幫助理解CFD的工作流程,還可以幫助熟悉軟件的操作界面。
黃師姐推薦的入門案例來(lái)自于ANSYS官方提供的培訓(xùn)教程,是一個(gè)關(guān)于交叉管內(nèi)流動(dòng)混合的案例,涉及到流動(dòng)及傳熱。

1.問(wèn)題描述

兩個(gè)異徑管道相交,分別流入不同溫度的介質(zhì),利用FLUENT求解介質(zhì)混合后的狀態(tài)。

2.案例目的

案例包含了利用FLUENT進(jìn)行仿真計(jì)算的基本步驟。通過(guò)本案例可以學(xué)習(xí)的內(nèi)容包括:

• 讀入計(jì)算網(wǎng)格
• 選擇并設(shè)置流體介質(zhì)屬性
• 定義計(jì)算邊界條件
• 設(shè)置計(jì)算監(jiān)測(cè)
• 進(jìn)行仿真計(jì)算
• 計(jì)算后處理

2.FLUENT設(shè)置

2.1 導(dǎo)入網(wǎng)格

案例中并沒(méi)有包括幾何模型創(chuàng)建及網(wǎng)格劃分過(guò)程,因此案例從網(wǎng)格導(dǎo)入開始。

• 啟動(dòng)FLUENT,啟動(dòng)面板中進(jìn)行如圖所示設(shè)置。
  • Dimension:選擇3D
  • Working Directory:選擇設(shè)置案例工作路徑
    
    
• Fluent啟動(dòng)后,導(dǎo)入網(wǎng)格文件
  • 利用菜單File|Read|Mesh…,在彈出的文件選擇對(duì)話框中選擇網(wǎng)格文件Mixing_tee.msh,選擇OK按鈕確認(rèn)選擇
    
    

2.2 General設(shè)置

選擇模型樹節(jié)點(diǎn)General后,在其右側(cè)會(huì)顯示出General節(jié)點(diǎn)的設(shè)置面板,如圖所示。

圖中包含的按鈕及選項(xiàng):

• Scale:縮放網(wǎng)格尺寸
• Check:檢查網(wǎng)格
• Report Quality:報(bào)告網(wǎng)格質(zhì)量
• Diaplay:顯示網(wǎng)格
• Type
  • Pressure-Based:采用壓力基求解器
  • Density-Based:采用密度基求解器
• Velocity Formulation
  • Absolute:絕對(duì)速度
  • Relative:相對(duì)速度
• Time
  • Steady:采用穩(wěn)態(tài)計(jì)算
  • Transient:采用瞬態(tài)計(jì)算
• Gravity:設(shè)置重力加速度
• Units:設(shè)置單位

• 1.Display
  導(dǎo)入網(wǎng)格后網(wǎng)格并不直接顯示在圖形窗口中,此時(shí)可通過(guò)樹形節(jié)點(diǎn)General中的設(shè)置面板中Dispaly按鈕顯示計(jì)算網(wǎng)格

  

  
  

• 2.模型Scale
  選擇模型樹節(jié)點(diǎn)General,之后選擇參數(shù)面板中的Scale…按鈕,在彈出的對(duì)話框中檢查計(jì)算域尺寸。如圖所示。

  查看圖中的Domain Extents,觀察計(jì)算域尺寸與要模擬的計(jì)算空間尺寸是否吻合,若不吻合的話,需要通過(guò)設(shè)置縮放因子對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行縮放。

• 3.Check網(wǎng)格
  點(diǎn)擊Check按鈕,軟件自動(dòng)檢查網(wǎng)格并在文本窗口中顯示網(wǎng)格信息,包含計(jì)算域尺寸、網(wǎng)格體積統(tǒng)計(jì)、網(wǎng)格面統(tǒng)計(jì)等。如圖所示。

  比較重要的參數(shù)為minimum Volume,確保該參數(shù)值為正值。建議在讀入網(wǎng)格之后及網(wǎng)格縮放之后進(jìn)行網(wǎng)格檢查工作

• 4.Report Quality
  點(diǎn)擊此按鈕輸出網(wǎng)格質(zhì)量信息。如圖所示。根據(jù)網(wǎng)格形狀的不同,FLUENT輸出的網(wǎng)格質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)也不相同。對(duì)于本案例,FLUENT輸出了三個(gè)參數(shù):
  • Minimum Orthogonal Quality:最小正交質(zhì)量
  • Max Ortho Skew:最大正交歪斜率
  • Maximum Aspect Ratio:最大長(zhǎng)寬比

最小正交質(zhì)量值范圍為0~1,最差為0,最好為1,一般情況下要求網(wǎng)格最小正交質(zhì)量大于0.2;最大歪斜率取值0~1,越小越好。

• 5.采用Pressure-Based求解器
• 6.使用Absolute速度格式
• 7.采用Steady穩(wěn)態(tài)計(jì)算
• 8.設(shè)置Units
  默認(rèn)溫度單位為K,這里為方便起見設(shè)置溫度單位為℃。選擇按鈕Units..打開單位設(shè)置面板。如圖所示,選擇Quantities列表項(xiàng)temperature,在右側(cè)列表框中選擇單位為c。完畢后點(diǎn)擊Close關(guān)閉對(duì)話框。
  
  

  不管使用何種單位,FLUENT在求解時(shí)始終使用國(guó)際單位制,這里設(shè)置單位只是為了前處理設(shè)置方便。

2.3 Models設(shè)置

模型樹節(jié)點(diǎn)Models用于選擇并設(shè)置計(jì)算過(guò)程中所涉及的物理模型。如圖所示。

FLUENT提供的計(jì)算模型包括:

• Multiphase:多相流模型,用于模擬多相流現(xiàn)象。
• Energy:能量模型。當(dāng)計(jì)算涉及到傳熱時(shí)需要激活能量模型。
• Viscous:粘性模型。如考慮湍流時(shí)需要在粘性模型中進(jìn)行設(shè)置
• Radiation:輻射模型。當(dāng)計(jì)算域中存在大的溫差需要考慮輻射效應(yīng)時(shí)需要激活此模型
• Heat Exchanger:熱交換器。在計(jì)算域中構(gòu)造換熱器模型
• Species:組分模型。當(dāng)需要模擬組分?jǐn)U散或化學(xué)反應(yīng)時(shí)需要設(shè)置此模型
• Discrete Phase:離散相模型。模擬計(jì)算域中的稀薄顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡
• Solidification & Melting:凝固融化模型,模擬材料固液相變
• Acoustics:氣動(dòng)聲學(xué)計(jì)算
• Eulerian Wall Film:歐拉液膜模型
• Electric Potential:電勢(shì)模型

本案例中涉及到傳熱及湍流,因此需要激活Energy及Viscous模型。

• Energy模型設(shè)置
  Energy模型不需要設(shè)置任何參數(shù),只需要激活即可。
  
  
• Viscous模型設(shè)置
  激活Viscous后,選擇k-epsilon模型,在子模型選項(xiàng)中選擇Realizable,如圖所示。
  
  

注:由于案例較長(zhǎng),因此將其拆散為多篇

鄭重申明

• 本系列根據(jù)真實(shí)經(jīng)歷改編,如有雷同實(shí)屬巧合,請(qǐng)勿人肉
• 轉(zhuǎn)載請(qǐng)務(wù)必保證文字完整

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