管道突扩fluent解析.doc

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UG NX建模，入口半径R1=0.1m ，出口半径R2=0.2 m，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make tolerant）。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 / Mesh Face按钮，弹出如图所示的Mesh Faces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Interval Size（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 / Specify Boundary Types按钮，弹出 Specify Boundary Types对话框在对话框中，进行如下操作：l 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。l 将Type栏选为Outflow，在 Entity栏选取Edges，并选中右边界作为出口边界。l 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.l 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。 Specify Boundary Types对话框 Specify Continuum Types对话框（2）设定区域类型单击 Operation/Zones/Specify Continuum Types 按钮。弹出 Specify Continuum Types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Export 2D Mesh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FileReadCase将网格文件2.msh导入，选择DisplayGrid，显示网格，如图：Fluent中的网格显示选择FileCheck对网格文件进行检查，这里要注意最小的网格体积（minimum volume）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/Operating Conditions命令，弹出图所示的Operating Conditions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Viscous Model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-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water liquid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Fluid Materials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/ Boundary Conditions命令，打开Boundary Conditions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Velocity Inlet 对话框的Velocity Magnitude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Material Name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Solution Controls对话框。在Discretization选项组中，对Momentum(动量)，Turbulence Kinetic Energy(湍动能)和Turbulence Dissipation Rate(耗散率)，均选择Second order Upwind（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residual Monitors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Solution Initialization对话框。在Compute From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FileWriteCase & 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：