FLUENT模拟泵内部流动的设置教程.docx

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FLUENT模拟泵内部流动的设置教程

本教程以泵内定常流动数值模拟为例，详细讲述了如何应用FLUENT进行泵内

流计算以及如何应用FLUENT进行简单的后处理。

基本步骤：

1、启动FLUENT，选择3d求解器。

2、读入网格（×.msh）；

3、检查网格，确保最小体积为正，选择grid→check菜单；

4、缩放网格；

5、光顺/交换网格；

6、求解器设置；

7、设置计算模型；

8、设置运行环境，对于离心泵数值模拟一般不考虑重力；

9、设置转速单位；

10、定义材料，也可以进行自定义材料；

11、定义边界条件；

12、设置交界面；

13、设置求解参数；

14、监视残差；

15、初始化流场；

16、保存case文件；

17、开始迭代计算；

18、FLUENT后处理。

1、启动FLUENT，选择3d求解器。

启动后FLUENT界面如下图所示：

2、读入网格（×.msh），选择file→read→case菜单；

3、检查网格，确保最小体积为正，选择grid→check菜单。

Check无误后才可以进行

下面的操作。

4、缩放网格，选择grid→scale菜单，弹出下图的对话框，直接输入ScaleFactors

点击Scale即可，一般缩小1000倍到毫米。

由于FLUENT默认的单位是米，所以必须进行

网格缩放。

5、光顺/交换网格，选择grid→smooth/swap菜单，进入下面的界面；先点击Smooth，

然后点击Swap直至Number Swapped为0。

6、求解器设置，选择define→models→solver菜单，进入求解器设置界面，如下图所

示。

一般定常求解设置为分离求解器、隐式算法、三维空间、稳态流动、绝对速度、压

力梯度为单元压力梯度计算；

 7、设置计算模型，选择define→models→viscous菜单，弹出湍流模型选择对话框。

一般选用标准k-ε模型，进入k-ε模型设置界面，一般保持默认即可；

8、设置运行环境，选择define→operating condition菜单，弹出下面的对话框。

参考压力选用默认值即可，位置可选在原点或泵进口边。

对于离心泵数值模拟一般

不考虑重力。

9、设置转速单位，选择define→units菜单，进入单位设置对话框。

转速一般改为rpm。

10、定义材料，选择define→materials菜单，进入材料设置界面。

清水的话可以直接点击Fluent Database从中选择water-liquid后点击Copy即可。

也可以进行自定义材料。

清水water-liquid材料设置如下：

 11、定义边界条件，选择define→boundaryconditions菜单，进入边界条件设置对话框，如下所示。

选中相应的条目点击Set进行设置。

（1） 叶轮水体的设置。

     首先把MaterialName改成water-liquid，其次MotionType改成MovingReference

Frame，然后在Speed中写上速度。

还有最重要的一点就是要在Rotation-AxisDirection中

根据右手定则确定叶轮的旋向，在相应的轴后写上1或-1，分别代表正向和反向。

（2）叶轮上的面的设置。

     叶轮上的面边界条件设置如下图所示，如果考虑粗糙度还要在Roughness

 Height中写上粗糙度值，千万注意单位。

（3）蜗壳水体的设置。

     蜗壳水体设置时，只需要把材料MaterialName改成water-liquid即可，如下图所示。

（4） 蜗壳上的面的设置。

      蜗壳上的面设置如下图所示，同叶轮一样，如果考虑粗糙度还要在Roughness

Height中写上粗糙度值。

（5）进口边界条件的设置。

     一般用速度进口，如下图所示。

给出进口速度值，建议也根据经验公式估算一下相应的

湍动能和湍流耗散率，有利于提高计算精度。

（6）出口边界条件的设置。

      出口一般采用压力出口或自由出流outflow，两者都直接保持默认设置即可，下图所示为

压力出口界面。

12、设置交界面，选择define→gridinterface菜单，弹出交界面设置对话框，如下图所示。

   首先在GridInterface中输入交界面名称，然后在InterfaceZone1和Interface

Zone2中依次点击相应的面，最后点击Create就生成了一对交界面。

   需要注意的是这一步设置后FLUENT会自动为每个交界面产生相应的壁面，因此需要再次

返回边界条件中对这些新产生的壁面进行定义。

13、设置求解参数，选择solve→controls→solution菜单，进行求解设置，如下图所示。

   在SolutionControl中选择算法和离散格式等，一般定常计算选择SIMPLE或SIMPLEC算法。

14、监视残差，选择solve→monitors→residual菜单，弹出残差设置界面，如下图所示。

    选中Plot显示残差，将收敛精度修改为10-4或10-5。

在monitors菜单中还可以根据需要

监视其他变量，如进出口压力等。

15、初始化流场，选择solve→initialize→initialize菜单，弹出下面的对话框。

   在Solutioninitialization选项中的referenceframe中选择relativetocellzone，

ComputeFrom中选择allzones或inlet。

16、保存case文件，选择file→write→case菜单。

17、开始迭代计算.

    选择solve→iterate菜单，弹出下面的对话框，设置好迭代次数后就可以点击Iterate开始

计算了。

一般迭代次数可以写大一点，以免未达到残差要求计算就已经停止。

18、FLUENT后处理。

（1）计算扬程。

   选择Report-SurfaceIntegrals菜单，如下图所示，弹出SurfaceIntegrals对话框。

按图

示选项设置好点击Compute，在FLUENT主对话框中就会显示计算结果，用进出口压力差即可计算

出泵的扬程。

（2）计算水力效率（扭矩）。

   选择Report-Forces菜单，弹出ForcesReport对话框，如下图所示。

在Options中选择Moments，

在MomentCenter中选择叶轮旋转轴，在WallZones中选择所有叶轮上的面，最后点击Print，在

FLUENT主对话框中就会显示扭矩计算结果（totalmoment项下对应的轴的值），最后根据公式应

用扭矩就可以得到泵的水力效率。

如果是进行全流场计算的话，这一结果就基本等于泵的总效率。

（3）显示压力场。

   选择Display-Contours菜单，弹出Contours对话框，如下图所示。

在Options中选中Filled

就可以显示云图，否则显示的就是等值线图；在Contoursof中想要显示的压力类型，在

Surfaces中选择所想显示压力的区域，最后点击Display，就可以显示压力场了。

通过level可

以调整显示的等级。

 （4）显示速度场。

   选择Display-Vectors菜单，弹出Vectors对话框，如下图所示。

在Vectorsof中想要显示

的速度类型，在Surfaces中选择所想显示速度的区域，最后点击Display，就可以显示速度场了。

   通过scale选项可以放大速度矢量，通过skip选项可以减小速度矢量的的显示密度。

   有一点需要注意的是如果要显示叶轮内的相对速度，一定要先点击Report-Reference

Values菜单，进入ReferenceValues对话框，如下图所示，把ReferenceZone改为叶轮，这样

才能正确显示叶轮内的相对速度。