管道突扩fluent解析.docx

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管道突扩fluent解析

一、利用Gambit对计算区域离散化和指定边界条件类型

1．建立模型

本例使用UGNX建模，入口半径R1=0.1m，出口半径R2=0.2m，入口管长L1=1m，扩张管长L2=2m。

考虑到对称性仅建立一半，如图：

现在将该模型导出为parasolid，得到文件2.x_t（UG建模过程不做介绍，我们将直接给出2.x_t文件。

）

2．将模型导入Gambit

在Gambit中选择File/Import/Parasolid命令，选取先前生成的文件2.x_t，则二维离心泵模型被装入到Gambit（注意取消选中maketolerant）。

结果如图：

3．网格划分

为了对几何区域划分网格，单击Operation/Mesh/Face/MeshFace按钮，弹出如图所示的MeshFaces对话框。

在Faces列表框中选取整个区域，在Elements列表框中选择Quad（矩形单元），在Type列表框中选拌Submap（结构网格），选中Scheme命令组中的Apply复选框，然后，从Spacing区域的列表框中选择IntervalSize（指定网格间隔），在文本框中输入0.01，选中该区域中的Apply复选框，最后选中Options区域中的Mesh复选框，单击Apply按钮，则生成流体区域的网格。

4．边界条件类型和区域类型的设定

（1）指定边界类型

单击Operation/Zones/SpecifyBoundaryTypes按钮，弹出SpecifyBoundaryTypes对话框在对话框中，进行如下操作：

●将Type栏选为Velocity_inlet，在Entity栏选取Edges，并选中左边界作为进口边界。

●将Type栏选为Outflow，在Entity栏选取Edges，并选中右边界作为出口边界。

●将Type栏选为Wall，在Entity栏选取Edges，并选中组成6个叶片的所有边作为壁面边界1.

●将Type栏选为Symmetry，在Entity栏选取Edges，并选中下边界作为对称边界。

对于剩余的Wall边界，因为在导入Fluent中会自动生成，我们这里不做设置。

SpecifyBoundaryTypes对话框SpecifyContinuumTypes对话框

（2）设定区域类型

单击Operation/Zones/SpecifyContinuumTypes按钮。

弹出SpecifyContinuumTypes对话框，该对话框用于指定区域类。

因为这里只有一个流体区域，我们这里可以不用设置，导入Fluent后会自动生成。

最后，选择File/Export/Mesh命令，给定文件名（如2.msh），并选中Export2DMesh复选框，可将上述网格存盘。

二、利用Fluent求解器进行求解

1．网格文件的读入、检查及显示等

选择File→Read→Case将网格文件2.msh导入，选择Display→Grid，显示网格，如图：

Fluent中的网格显示

选择File→Check对网格文件进行检查，这里要注意最小的网格体积（minimumvolume）值一定要大于0。

2．选择计算模型

按下述过程选择求解器的格式与计算模型，并设置运行环境:

（1）选择求解器。

选择Define/Models/Solver命令，弹出图所示的Solver对话框。

在Salver选项组中选择Segregated（分离式求解器），在Space选项组中选择2D（二维问题），在Time选项组中选择Steady（稳态流动），其他用默认值。

（2）设置运行环境。

选择Define/OperatingConditions命令，弹出图所示的OperatingConditions对话框。

保持设置不变。

（3）设置湍流模型。

选择Define/Models/Viscous命令，弹出ViscousModel对话框，如图所示。

保留图所示的默认设置，即表示选择标准k-ε模型，模型的系数均用默认值。

3．定义物理性质

本例中流动介质为水，FLUENT材料数据库中已包含waterliquid这一介质，因此，直接复制即可。

为此，选择Define/Materials命令，弹出Materials对话框，单击Database按钮，打开FLUENT材料数据库，在新对话框的FluidMaterials下拉列表中选择wafer-1iquid，单击Copy按钮。

单击Close按钮关闭Materials对话枢。

4．设置边界条件

选择Define/BoundaryConditions命令，打开BoundaryConditions对话框，然后按下述过程操作：

（1）设置进口边界。

将进日Inlet设为velocity-inlet（速度进口边界条件），在VelocityInlet对话框的VelocityMagnitude文本框中输入“0.5”m/s（取自已知条件）。

注意：

此处Turbulence边界条件采用默认设置，而具体到实际情况需采用已有的经验公式进行大致估计（十分重要），这里不做详细介绍。

（2）定义流动区域。

选中Fluid区域，在MaterialName下拉列表中，选择Water-liquid，单击OK按钮关闭对话框。

其他边界条件保持默认设置。

5．求解设置

过程如下:

（1）选择求解控制参数。

选择Solve/Controls/Solution命令，弹出SolutionControls对话框。

在Discretization选项组中，对Momentum（动量），TurbulenceKineticEnergy（湍动能）和TurbulenceDissipationRate（耗散率），均选择SecondorderUpwind（二阶迎风各式），其余用默认值。

（2）启动绘制残差功能。

选择Solve/Monitors/Residual命令，弹出residualMonitors对话框。

在options选项组中，选中Plot复选框，其余用默认值。

（3）用进口的流动初始条件初始化整个流场的解。

选择Solve/Initialize/Initialize命令，弹出SolutionInitialization对话框。

在ComputeFrom下拉中选择速度入口。

（4）保存设置文件。

选择File/Write/base命令，将当前设置保存到案例文件。

（5）动迭代计算。

选择Solve/Iterate命令，弹出Iterate对话框，设置迭代次数为400，其余用默认值。

单击Iterate，迭代开始。

6．保存结果

选择File→Write→Case&Data，保存所有的设置和所有的数据。

三、实验结果处理

1．显示压力等值线。

通过Display:

Contours命令，打开Contours对话框如下：

2．显示速度矢量图。

通过Display:

Vectors命令，

我们放大，看一下局部的速度矢量，如图：