fluent冷热混合器模型指导文档格式.docx
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f)Volumes选择Copy
g)Volumes右侧黄色区域向上箭头选择小管(选中变红)
h)Angle(旋转角度)填入180
i)
图2
其他默认,然后选择应用(如图3)。
3.将小管以Z轴为轴旋转180度复制
操作(GEOMETRY----VOLUME-----CREATE-VOLUME----MOVE/COPY.......如图2)
打开“Move/CopyVolumes”设置对话框3↓8所示,并进行如下设置。
a)在Volumes项,选择Copy,并点击右侧黄色区域:
图3
b)用shift+鼠标左键点击组成入流小管的边线,此时小管变成了红色:
c)在Operaton项,选择Rotate;
d)在Angle(旋转角度)右侧填入180;
e)在Axis项,注意到:
ActiveCoard.Sys.Vector(0,0,0)一>(0,0,1)
这表明,当前的旋转轴矢量为Z轴,保留这一设置。
点击Apply,生成图像如图4。
图4
第五步:
将三个圆柱体联结成一个整体
(GEOMETRY-----VOLUME-----UNITEREALVOLUME,如图5)
a)点击而lumes右侧的箭头,打开体积列表框
b)点击All->,选择三个已经存在的圆柱体:
c)点击Close关闭体积列表:
d)点击Apply,合并后图形如图6。
图5
图6
第六步:
创建主体下部的圆锥
(GEOMETRY-----VOLUME----CENTERVOLUME,如图7)
a)在Height项填入5;
b)在Radiusl项填入1;
(出流口小管的半径为1)。
c)在Radius3项填入10:
与柱体外边缘相接:
d)在AxisLocation项下拉列表中选择NagativeZ,C沿Z轴的反方
e)
图7
点击Apply.
第七步:
创建出流小管(选择同第二步)
1.创建出流口小圆管
(1)设置出流口小圆管的Height(长度)为5,Radius1C半径)为l;
(2)在AxisLocation下拉列表中,选择NagativeZ;
(3)点击Apply。
2.将其下移并与锥台相接
打开“Move/CopyVolumes,,设置对话框。
(1)在Volumes项,选择Move,并点击右侧黄色区域:
(2)用shift+鼠标左键点击组成出流小管的边线;
此时小管变成了红色:
(3)在Operation项,选择Translate;
(4)在TypeC坐标类型)右侧下拉列表中选择Cartesian(笛卡儿)坐标:
(5)在Global(位移量)项,输入x=0,y=0,z=-5;
(6)点击Apply,结果图8。
图8
第八步:
将混合器上部、渐缩部分和下部出流小管组合为一个整体(操作同第五步)
第九步:
对混合器内区域划分网格
(MESH---VOLUME-----MESHVOLUMES)
(1)点击Volumes右侧黄色区域:
(2)用shift+鼠标左键点击、混合器边缘线;
(3)在Spacing项,选择Intervalsize,并填入0.5;
图9
(4)保留其他默认设置,特别是要注意在Type项选择TGrid;
(5)点击Apply。
则区域内的网格图如图9所示。
第十步:
检查网格划分情况(ExamineMesh,如图12)
(1)在DisplayType(显示类型)项选择Plane(平面):
(2)选择3DE1ement以及:
(3)勿在QualityType(大小类型)项选择EquilAngleSkew;
(4)在OutOrientation项,用鼠标左键拖动Z轴滑块,则会显示不同Z值平面上的网格(如图11):
(5)在OutOrientation项,用鼠标左键拖动X和Y轴滑块,贝U会显示X和Y平面上的网格:
(见图10)。
(6)在Display乃pe项选择Range,点击对话框下部滑块可选择现实的比例及大小。
第十一步:
设置边界类型(ZONE---SPACFIC----BOUNDARYTYPE,如图13)
(1)设置入流口(inlet-1)边界类型为VELOCITY_INLET:
a)确定Action项为Add;
b)在Name项输入inlet1。
在type(类型)列表中选择VELOCITY_INLET;
d)点击Faces项右侧区域:
e)用shift鼠标左键点击混合器入流口截面边线,此时入口边线的圆变为红色。
点击Apply。
(2)重复上述步骤,设置另一个入流口(inlet-2)边界类型为VELOCITY_INLET;
(3)设置下部出流口边界类型为PRESSURE_OUTLET。
a)在Name项填入pressure-outlet;
b)在可pe列表中选择PRESSURE_OULET;
c)在Faces项选择混合器下部出流口断面:
d)点击Apply。
注意:
对于其他未设置的面,默认为固壁
图10
图11
图12
图13
第十二步:
输出网格文件(file—export---mesh)
利用FLUENT30求解器进行求解
第1步:
检查网格并定义长度单位
1.读入网格文件(File-----Read----Case...)
2.确定长度单位为cm
操作Grid-----Scale...
打开“ScaleGrid”设置对话框如图14所示。
(1)在UnitsConversion下的GridWasCreatedh右侧列表中选择cm;
图14
(2)点击ChangeLengthUnits:
此时左侧的ScaleFactors下的X,Y,Z项都变为0.01。
(3)点击下边的scale按钮:
此时,DomainExtent附下的单位由m变为cm,并给出区域的
(4)点击Close关闭对话框。
3.检查网格
操作:
Grid----Check:
检查并在信息反馈窗口(屏幕)显示检查过程和结果,其中要特别注意保持最小体积为正值。
图15
4.显示网格
Display-----Grid...
打开网格显示对话框后,点击Display,可得到区域网格图如图15所示。
第2步:
创建计算模型
图16
1.设直求解器
操作Define----Model----Solver
打开“Solver"设置对话框如图16所示。
(1)在Solver项选择Segregated;
(刀在Formulation项选择Implicit;
(3)在Space项选择3D;
(4)在Time项选建Steady;
(5)点击OK。
2.启动能量方程
操作Define----Modle----Energy.
打开“Energy”设置对话框如图17所示,点击OK
图17
.
3.打开湍流模式
操作Define----Model----Viscous
选择k-epsilon[2equ],其他保持默认,点击OK.
第3步:
设置流体的材料属性
操作Define-----Materials..
打开“Materials”设置对话框如图18所示。
(1)点击Database...按钮,打开“DatabaseMaterials"对话框如图3↓28所示:
(2)在FluidMaterials列表中选择water-liquid;
(3)点击Copy,点击Close关闭“DatabaseMaterials”对话框:
(4)点击Close,关闭“Materials”设置对话框。
第4步:
设置边界条件
操作Define-----BoundaryCondition
图18
打开“BoundaryConditions”设置对话框如图20所示。
1.设直入流口1的边界条件
(1)在Zone列表中选择inlet-1;
图19
图20
(2)点击Set...按钮:
打开“VelocityInlet”设置对话框如图19。
(3)在VelocitySpecificationMethod(速度定义方法)项下拉列表中选择Magnitude,NormaltoBoundary(速度大小,方向垂直作于作用面):
(4)在VelocityMagnitude(速度大小)项填入1m/s;
(5)在Temperature[K]项填入320;
(6)TurbulenceSpecificationMethod(湍流定义方法)项下拉列表中选择IntensityandHydraulic.
(7)TurbulenceIntensity填入5%
(8HydraulicDiameter项填入2cm;
(入口直径)
(9)点击OK按钮。
2.设置入口2的边界条件
(1)在“BoundaryConditions,,对话框中,在Zone列表中选择inlet-2·
(2)点击Set...按理:
打开“VelocityInlet”。
(3)在Temperature项填入200K,其他与入口1设置相同:
(4)点击OK按钮。
3.设直出流口的边界条件
图21
(1)在Zone列表中选择pressure-outlet;
(2)勾点击Set...按钮:
打开“PressureOutlet,,设置对话框如图21所示:
(3)在GaugePressure(表压强)项填入0;
(4)BackTotalTemperature(出口总温)项设置为300K;
(5)其他与入口边界设置相同:
(6)点击OK。
第5步:
求解初始化
操作Solve----Initialize-----Initialize...
打开求解初始化设置对话框如图22所示。
(1)在Initia1es(初始值)项中,GaugePressure项设置为0:
XVelocity项设置为0;
Y-Velocity项设置为0:
Z-Velocity项设置为-1;
图22
(2)点击Init。
图23
第6步:
设置监视器
操作Solve----Monitors------Residual...
打开“ResidualMonitors”设置对话框如图23所示。
(1)在Options项选择Plot;
(2)保留其他默认设置,点击OK。
第7步:
保存Case文件
File----Write----Case
第8步:
求解计算
操作Solve-----Iterate...
打开迭代计算设置对话框如图24所示。
(1)在NumberofIterations项填入200;
(2)点击Iterate按钮。
Fluent开始计算。
在迭代119次后,计算收敛,残差曲线图如图25所示。
图24
图25
计算结果的后处理
读入Case和Data文件
操作File-----Case&
Data...
绘制温度与压强分布图
操作Display------Grid...
(1)在Options项可以选择线(Edges)或面(Faces);
(2)在Surfaces列表中,可以选择不同的面进行网格显示和观察:
(3)可以利用鼠标左键和中键对图形进行旋转、缩放和移动。
第2步:
显示网格
创建等(坐标)值面
为显示3D模型的计算结果,需要创建一些面,并在这些面上显示计算结果。
FLUENT自
动定义边界面为面,比如Inlet-1,inlet-2和Pressure-outlet边界上均可显示计算结果。
但这些是不够的,还需要定义一些其他的面来显示计算结果。
1.创建一个z=4cm的平面,命名为surf-1
操作:
Surface----Iso-Surface
打开“Iso-Surface”设置对话框如图26所示。
(1)
图26
在SurfaceofConstant下拉列表中选择Grid...和Z-Coordinate;
(2)点击Compute:
在Min和Max将显示区域内z值的范围;
(3)在Iso-Values项填入4;
(4)在NewSurfaceName下填入surr-1:
I
(5)点击Create。
此平面为在混合器内通过两个入口轴线的平面。
2.创建一个x=O的平面,命名为surf-2
(1)在SurfaceofConstant下拉列表中选择Grid...和和X-Coordinate
在min和max栏将显示由内x值的范围;
(3)在Iso-Values项填入0;
(4)在NewSurfaceName下填入surl-2;
(5)点击Create,点击Close关闭对话框。
此平面为通过z轴,且与入口轴线相垂直的平面。
第4步:
绘制温度与压强分布
1.绘制温度分布图
Display-----Contours...
图27
打开“Contours”设置对话框如图27所示。
现绘制水平面surl-1上的温度分布图:
(1)在Options项选择Filled;
(2)在ContoursOf项选择Temperature...和StaticTemperature;
(3)在Levels项填入30;
(4)在Surfaces项选择surf-1
(5)点击Display按钮。
图28
则在surf-I平面上的温度分布图如图28所示。
2.绘制壁面上的温度分布图
(1)在Surfaces项不选择surf-I,选择wall;
图29
(2)点击Display按钮,则壁面上的温度分布如图29所示。
3.绘制垂直平面surf-2上的压力分布
(1)在ContoursOf项选择Pressure和StaticPressure;
图30
(2)在Surfaces项选择Surf-2,点击Display按钮,则surf-2上的温度分布如图30所示。
绘制速度矢量图
Display-----Vectors
打开“Vectors”设置。
1.显示在surf-1上的速度矢量图
(1)在Style项下拉列表中选择arrow;
(2)将Scale项改为3;
(3)在Surfaces项列表中选择surf-1:
(4)保留其他默认设置,点击Display按钮。
则在图形窗口显示surf-1上的速度矢量图如图32所示。
2.显示在surf-2上的速度矢量图
(1)在Surfaces项列表中选择surf-2;
(2)保留其他默认设置,点击Display按钮。
则在图形窗口显示surf-2上的速度矢量图如图31所示。
图31
图32
绘制流体质点的迹线
迹线就是流体质点在运动过程中所走过的曲线。
对于观察和研究复杂的三维流动来说,绘制流体质点的迹线是一个很有效的方法。
1.创建一条流体质点的起始线
Surface-----Line/Rake...
打开“Line/RakeSurface”设置对话框33所示。
(1)在Type下拉列表中选择Rake;
创建直线设置对话框这里有两种类型,一个是rake表面,由在两个端点之间等距离分布的点组成。
另一个是line表面,其上的点可以是非等距分布。
(2)在NumberofPoints项保留默认的10:
这将会产生10条迹线。
(3)在EndPoints(直线的端点)项,设起点为(10,8,4),端点为(10,10,。
这是入口处
的一条径线的两个端点。
(4)在NewSurfaceName项填入名字rake-7;
图33
图34