旋风分离器的建模及fluent模拟.docx

1、旋风分离器的建模及fluent模拟 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998旋风分离器的建模及fluent模拟Gambit建模部分本次模拟为一旋风分离器，具体设置尺寸见建模过程，用空气作为材料模拟流场。为方便图形截取，开始先设置界面为白色窗体，依次点击“Edit”，“Defaults”，“GRAPHICS”，选择“WINDOWS_BACKGROUND_COLOR”设置为“White”，点击Modify。关闭对话框。1利用Gambit建立几何模型1.双击打开，2.先创建椭圆柱依次点击“Operation”下的“Geometry”创

2、建体“Volume”，点击“Create Real Frustum”，输入数据基于Z轴正方向创建“height 475；radius1 ；radius3 95”，点击Apply，生产椭圆柱体。如图1-1，图1-2。3.创建圆柱体再次利用创建椭圆柱按钮，输入数据基于Z轴正方向创建“height 285；radius1 95；radius3 95”，点击Apply。移动刚刚创建的圆柱体，依次点击“Geometry”，“Volume”，点击“Move/copy”，选择刚刚创建的圆柱体，点击“MoveTranslate”，输入移动的数据“X=0，Y=0，Z=475”，并选择Connected Geom

3、etry，点击Apply。如图1-3，1-4所示。 同样的方法创建小圆柱体，输入数据基于Z轴正方向创建“height 150；radius1 32；radius3 32”，点击Apply。同样的方式移动小圆柱体，点击“MoveTranslate”，输入移动的数据“X=0，Y=0，Z=665”，不选择Connected Geometry，点击Apply。如图1-5，图1-6，图1-7所示。 显示实体图，如图1-8。4.将小圆柱体进行分割，分成上下两个圆柱面，点击“Split Volume”，选择被分割的圆柱体Volume2，选择下部组合体为分割体，点击“Bidirectional和connect

4、ed”，点击Apply。删除Volume3。如图1-9，图1-10所示。 5.创建旋风分离器进风口，点击依次点击“Geometry”，“Volume”，“create real brick”，基于中心，输入数据“width 140 ，depth 38，height 95”，点击Apply。如图1-11，图1-12所示。移动矩形风口，依次点击“Geometry”，“Volume”，“Move/copy Volumes”，选择“MoveTranslate”，输入“X=70，Y=-76，Z=”，点击Apply。如图1-13所示。将矩形与旋风分离器体使用布尔运算合为一体，依次点击“Geometry”，

5、“Volume”，“Unite Real Volume”。6.创建分割圆柱体，基于Z轴正方向，输入圆柱体尺寸 “height 1000，radius1 95，radius3 95”，点击Apply。如图1-14所示。分割旋风分离器主体，点击“Geometry”，“Volume”，“Split Volume”，选择被分割体旋风分离器主体，选择分割体刚刚创建的大圆柱体，选择连接“connected”，点击Apply。则旋风分离器上部进风口与本体分成相连的两部分。7.创建矩形分割面。直接点击“Geometry”，“face”，“create Real Rectangular Face”，基于Z轴正方

6、向，输入矩形面尺寸“Width 400，Height 400”，点击Apply。移动刚刚生成的面，点击“Geometry”，“face”，“Move/Copy Face”，选择“MoveTranslate”，输入“X=0，Y=0，Z=665”，点击Apply。如图1-15所示。利用刚刚生成的分割面分割旋风分离器柱体上半部分。点击“Geometry”，“Volume”，“Split Volume”，选择被分割体，选择刚刚建立的分割面，点击Apply。如图1-16。至此生成了几何模型。如图1-17所示。二划分实体网格1.划分进风口位置网格。依次单击Operation下的“Mesh”，“Volume

7、”，“Mesh Volume”，选择Volume 1，选择元素“Hex/Wedge”，类型“Cooper”，选择源面“Face 18，Face 19”，选择Spacing 网格个数“Interval count 20”。生成如图2-1所示。2. 划分出上部出风口柱体网格。在上面操作基础上，选择Volume 1，选择元素“Hex/Wedge”，类型“Cooper”，选择源面“Face 7，Face 9”，选择Spacing 网格个数“Interval count 30”。生成如图2-1，图2-2所示。3.划分旋风分离器上部柱体网格。在以上操作基础上，选择Volume 7，选择元素“Hex/Wed

8、ge”，类型“Cooper”，选择源面“Face 23，Face 25”，选择Spacing 网格个数“Interval count 40”。生成如图2-3，图2-4所示。4. 划分旋风分离器下部圆柱柱体及圆台网格。在以上操作基础上，选择Volume 5，选择元素“Hex/Wedge”，类型“Cooper”，选择源面“Face 1，Face 25，Face11”，选择Spacing 网格个数“Interval count 40”。生成如图2-5，图2-6所示。5.网格检查，依次点击“Examine mesh”，“Range”，“3DElement”，滑动水平滚动条检查网格质量。三定义边界1.定

9、义速度入口边界。依次单击“Zone Command Button”，“Specify Boundary Types”，选择“Add”，输入Name“”，选择速度入口，选择进口面，点击Apply，成功定义速度入口面。如图3-1所示。2.定义出口边界。同样的方法，依次单击“Zone Command Button”，“Specify Boundary Types”，选择“Add”，输入Name“”，选择OUTFLOW，选择出面，点击Apply，成功定义出口面。如图3-2所示。3.定义交界面。同样的方法，定义位于旋风分离器内部小圆柱面的下圆面为INTERFACE面。如图3-3所示。保存文件，点击“Fi

10、le”，“Save”。输出网格，点击“File”，“Export”，“mesh”，不选择“Export 2-D(X-Y)”，输入文件名“cyclone”，点击“Accept”，则在默认保存位置生成一个文件。至此完成Gambit建模。Fluent模拟部分一网格处理1.双击打开。选择三维单精度求解器，单击“Run”，打开操作界面。如图1-1。2.读入网格，依次单击“File”，“Read”，“Case”，选择之前建立的文件。3.检查网格，依次点击“Grid”，“Check”，留意到最小网格为正，无负体积。如图1-2。4设置计算区域尺寸，依次单击“Grid”，“Scale”，选择“Grid Was

11、Created In”为“mm”，单击“Scale”变换尺寸，完成计算域尺寸设置。再次检查网格，提示需要设置“Interface”面。5.单击“display”，“Grid”可以查看网格。二选择计算模型 1定义基本求解器。依次点击“Define”，“Models”，“Solver”。保持原有默认设置，即如图2-1所示。2.湍流模型的选择。依次点击“Define”，“Models”，“Viscous”。打开“Viscous Model”对话框，选择“k-epsilon(2 eqn)”，在展开的“k-epsilon Model”中选择“RNG”，在“RNG Option”中选择旋流占优“Swirl

12、 Dominated Flow”，其他保持默认。单击OK，关闭此对话框。相关设置如图2-2所示。三.定义流体物理属性假设工作流体为空气。依次点击“Define”，“Material”，保持默认设置不变。如图3-1所示。四.操作环境设置依次点击“Define”，“Operating Conditions”，打开Operating Conditions对话框，不考虑重力影响，保持所有默认设置不变，单击OK，并关闭对话框。如图4-1所示。五.定义边界条件依次点击“Define”，“Boundary Conditions”，打开Boundary Conditions对话框。依次设置边界条件如下。设置速

13、度入口。点击边界，单击“Set”，弹出边界条件设置对话框。设置速度大小“Velocity Magnitude”为30，设置湍流强度和水力直径“Intensity and Hydraulic Diameter”分别为10%，。其他边界条件保持默认。如图5-1所示。 六.Interface交界面的设置 依次点击“Define”，“Grid Interface”，打开Grid Interface对话框。在Grid Interface下面的文本框中输入所有设置的交界面的名称为“TempA”，然后在Interface Zone 1下面的列表中选择，同样在Interface Zone 2下面的列表中选择，

14、单击Create图标，即创建了一个名为TempA的交界面。如图6-1所示。七.求解设置1设置求解控制参数。依次点击“Solve”，“Controls”，“Solution”打开求解器参数对话框，所有设置保持默认，单击OK，关闭对话框。如图7-1所示。2初始化。依次点击“Solve”，“Initialize”，“Initialize”，打开对话框，完成初始化操作。3打开残差图。依次点击“Solve”，“Monitors”，“Residual”，打开对话框，选中“Plot”，重新设置残差收敛标准为1e-6，点击OK，关闭对话框。如图7-2所示。 4保存文件。依次点击“File”，“Write”，“

15、Case and Date”。5进行迭代计算。设置迭代步数4000次。在计算到1755步时，对话框显示迭代收敛。如图7-3，图7-4所示。八计算结果的处理1做三个截面作为后处理的截面。依次点击“Surface”，“Iso Surface”，打开如图8-1对话框。在“Surface of Constant”中选择Grid，选择“X-coordinate”，设置“Iso-Values”值为0，输入“New Surface Name”为“X=0”。创建一个名为“X=0”的平面。图8-1创建截面对话框同样的方式设置基于Z轴的两个截面。在“Surface of Constant”中选择Grid，选择“Z

16、-coordinate”，设置“Iso-Values”值为，输入“New Surface Name”为“Z=645”。创建一个名为“Z=645”的平面。在“Surface of Constant”中选择Grid，选择“Z-coordinate”，设置“Iso-Values”值为，输入“New Surface Name”为“Z=360”。创建一个名为“Z=360”的平面。2显示三个截面的矢量图。依次点击“Display”，“Vectors”。保持其他“Vectors of”下的Velocity选择不变，在Color By下面的列表中分别选择“Velocity”和“Tangential Veloc

17、ity”，选择Surfaces下的X=0平面，Scale输入5，点击Display，调整视图，点击“Display”，“Views”，选择左视图“left”显示平面上的速度矢量分布图。如图8-2，图8-3所示。同样的方法查看Z平面的速度矢量示意图，将“Display”，“View”视图设置为top。如图8-4为Z=645截面矢量示意图，如图8-5为Z=360截面矢量示意图。图8-4 Z=645截面矢量图图8-5 Z=360截面矢量图3查看压力图。依次点击“Display”，“Contours”，选择“Contours Of”“Pressure下的“Static Pressure”，选择X=0，Z=360，Z=645面，点击Display，可以查看不同分割面的静压图或者单选某一截面查看。如图8-7，图8-8，图8-9,8-10,8-11所示。图8-7 显示压力图对话框 4查看流速分布图。依次点击“Display”，“Contours”，选择“Contours Of”“Velocity”下的“velocity Magnitude”，选择X=0，Z=360，Z=645面，点击Display。如图8-12所示。图8-12 不同截面速度分布图