钢包精炼数值模拟教程Word格式.docx
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装gambit的路径为
\Gambit.v2316\Fluent.Gambit.v2.3.16\gambit_install-ntx86-2.3.16
装fluent的路径为
Fluent6.3\Fluent_install-ntx86-6.3.26.exe
3.按照提示,复制许可证license到fluent和gambit的目录里。
对于gambit是安装完之后gambit安装文件中的许可证license.dat,大小为15KB复制到gambit在C盘的安装目录/License/目录里(路径为C:
\Fluent.Inc\license)
对于fluent是把其安装文件中的许可证license.dat,大小为4KB复制到
\Fluent.lnc\license'
licmsgs.dir里面
4.记得要设置初始环境。
具体做法为:
对于Fluent:
开始程序FluentIncProductsfluent6.3.26SetEnvironment;
对于Gambit:
开始程序FluentIncProductsGambit2.3.16SetEnvironment。
5所有路径最好使用英文名,不会出现问题。
使用
1、首先用GAMBIT勾建目标物理模型及划分网格,网格如图4.1所示网格数
为145920个。
2、将网格文件导入FLUENT6.3中的3D求解器中求解。
3、网格按比例缩放:
在GAMBIT中,生成网格使用的单位是mm而在FLUENT中默认单位是m需要缩放,以保证其几何尺寸的有效性。
Gridscale(调整长度单位,使之符合网格尺寸)check检
查网格是否有错误
DomainExtents
ScaleUnscsleCloseHelp
4、检查网格质量:
网格导入FLUENTt,对网格进行检查,以便确定是否可
直接用于CFD求解,若发现有错误存在,要对其进行相应的修改。
Grid*check检查网格是否有错误
5、设定求解器:
FLUENT提供了分离式和耦合式两类求解器,分离式求解器
主要用于不可压和微可压流动,而祸合式求解器用于高度可压流动,在计算模式方面,FLUEN■允许用户指定是稳态的还是非稳态的,根据钢包喷吹体系的特点,计算流场时选择稳态的分离隐式求解器。
Define—►models——solver中选择默认
确定计算模型:
钢包喷吹体系,属于典型的两项流,因此需要选择多相流模型和湍流模型,根据需要多相流模型选择Mixture(混合)模型。
——►Viscous选择湍流模型
ModelConstants
C2-Epsilon
ITV
TDRPrandtlNumber
OKCancelHelp|
2ViiscousMade1
Model
广Laminar
Spatart-Allmaras(1eqn)k-epsilon(2eqn]k-omega[2eqn)
ReynoldsStress[7eqn]DetachedEddySimulationLargeEddySimulation(LES]
+Energy有能量方程的时候选择
3Energy
'
盘
Energy
EnergyEquation
OKCancel[
Help
6定义材料:
FLUENT在其材料数据库中己经提供了air(空气)和water(水)的物理属性,直接选取即可。
define—kmaterials
在fluentdatabase中还有许多的各种材料
若所使用的材料在数据库中不存在的话,可以自己建立先选择一种与你想要建立的材料状态对应的材料,在materials对话框的中选择这种材料:
name改成想要建立的材料名;
chemicalformula改成建立材料的化学式;
在对话框的下部改变各种物理参数。
最后点击change/creat建立材料。
7、definephase选择每相的材料
(设Phase-I为水,Phase-2为空气,气泡直径设为1mm两相间的作用力为曳力],曳力系数选择SchillerandNaumann模型,而升力和虚拟质量力可忽略,
Phase-1相1
phase-2相2
Interaction两相之间的作用力
8、设定运算环境:
运算环境的选择包括参考压力的选择和重力设定两项,在FLUENT中压力都是相对压力值,即相对于运行的参考压力而言的,为了方便运算,设定参考压力为0,参考压力的位置为(0,0,0.38m)(即:
钢包模型开口),重力设定为(0,0,-9.8m/s2)(根据模型的位置)。
Defineoperatingconditions
9、设定边界条件:
将模型底部喷孔设为速度入口边界,自由液面定义为对称边界,模型包壁和包底定义为静止的壁面边界,近壁区域选择标准壁面函数。
define—►boundaryconditions
其中mixture可以设置湍流动能k和湍动能耗散率c
Phase-2中可以设置气流速度
10、求解设置:
本文模拟中各变量的差分格式设置如下,①、压力
(Pressure):
Standard;
②、压力速度藕合(Pressure-velocity
Coupling):
SIMPLEC:
③、动量(Momentum):
FirstOrderUpwind:
④、湍流动能(TurbuleneeKineticEnergy):
FirstOrderUpwind;
⑤湍流耗散
速率(TurbuleneeDissipationRate):
FirstOrderUpwind;
开始运算时松弛
按因子先用默认值,以后视残差收敛情况而定。
solve——*■controls—solution默认
Monitors——►residual中的plot选中
QSolirtionControls'
Equations
Flaw
VolumeFraclionSlipVelocityTurbulmu也
Ptessure^VelticiiyCoupling
11、设定初始条件:
选入口初始化,用入口边界条件自动得出各场变量的初
值计算,并用Patch补丁命令定义整个流场在初始时全为水。
solveInitialize定义初始条件phase2volume为0
12、设置求解过程的监视参数(收敛残差):
各流动变量的收敛残差定义为不大于10-3,并输出监视结果。
iterate开始计算
5S
Iterate
H1•—常PiJffl4n
待流场稳定以后,混合过程的计算是通过加入示踪剂,然后计算其浓度分布来实现的,具体如下:
13、在稳定的流场基础上,将稳态求解器选为非稳态求解
Define—models——►solver
14、在计算模型中打开传输模型项,在传输模型中不选体积反应选项,定义
Phase-1为混合模板
Define下models中的species选择transport&
reaction
15、材料属性选项中,在流体材料中选择任何一种材料均可,再在Phase-1
16、运算环境中,重力设定不变,参考压力变为101325Pa,参考位置不变。
17、求解设置中,压力速度藕合(Pressure-velocityCoupling)选择PISO其它差分格式不变,关掉除传输项以外其它所有的项,只计算混匀,不再计算流场。
18、监视参数中,设定参差不大于10-7。
19、用Patch补丁命令开始加入示踪迹,具体操作为:
首先根据物理坐标找到具体加入位置的坐标点,由于要在喷口的正上方加入,所以,加入位置的坐标为(0.33m);
以这一坐标点为中心,定义一球体,半径为0.05m,令该球体所包
含的若干网格内示踪剂初始浓度为1;
将钢包模型内其它区域示踪剂初始浓度定义为0。
以此计算示踪剂在模型内混合的过程。
Adapton
选择其中的sphere
XCenter[m)
XMax(m]
F
YCenter[m]
YMax[iti)|
1°
ZCenter[mJ
ZMax(m]|
I0J
Radius(m)
Options
■*InsMer"
Outside
Shapes广Hex冷Sphere
Cylinder
Msnage^l
Controls.^
kipirtCoordinates
SelectPointswithMouse
设置其中的各个参数如三个坐标和球的直径
Mark—apt
先patch液体中示踪剂的浓度为0在patch球体中的示踪剂浓度为1
20、设定时间步长:
非稳态计算必须要设定时间步长,Lunden的研究结果
证明,在满足收敛和一定精确性的条件下,时间步长对最终混合时间的影响不大,本实验因为要模拟示踪剂在2分钟内的混合过程,模拟时间很长,因此选择较大的时间步长(选为1s),时间步数设为120,最大求解步数根据需要选设为5。
21、用FLUENT中自动保存命令,每隔5步(即5s)保存一次数据。
以此进行迭代计算,直至计算完设定的计算步数120步