雾化模拟算例.pdf

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1、静电雾化模拟算例静电雾化模拟算例问题描述问题描述本文利用 FLUENT 的 DPM 模型对带电液体的雾化情况进行研究。 计算区域是一个直径100mm，高70mm 的圆柱，简化为二维模型为100mm70mm 的平面。喷头支撑结构分为上下两段，毛细孔径为 0.5mm，带电液体从毛细管喷出。此题涉及到：一、利用GAMBIT建立静电雾化喷雾器计算模型1 在GAMBIT中画出燃烧器的图形；2 对各条边定义网格节点的分布；3 在面内创建网格；4 定义边界类型；5 为FLUENT5/6输出网格文件。二、利用FLUENT-2D求解器进行求解1 读入网格文件；2 确定长度单位：MM；3 确定流体材料及其物理属性

2、；4 确定边界类型；5 计算初始化并设置监视器；6 启用 DPM 模型，先计算连续相，在利用UDF 计算离散相；7 利用图形显示方法观察流场、压力场与温度场。1一一利用利用 GambitGambit 建立雾化模型建立雾化模型第一步：启动第一步：启动 gambitgambit 并选定求解器并选定求解器FLUENT/UNS)FLUENT/UNS)第二步：创建雾化模型第二步：创建雾化模型操作：OperationToolsCoordinate System在弹出的 Display Grid 对话框中，输入 X,Y 的值，分别是 100，70，点击 Apply。图 1雾化区域计算图第三步：建立喷嘴第三步

3、：建立喷嘴喷嘴支撑结构分为上下两部分，上段尺寸为 5mm5mm，下段为 3mm3mm,喷头直径为 0.5mm，长 10mm。按照点、线、面的顺序逐步生成，如图2 所示。图 2喷嘴及支撑结构第三步：划分网格第三步：划分网格网格划分采用 TGrid 类型， 喷头附近网格划分密集 Intervai size为 0.3， 四周稀疏 Intervaisize 为 1，这样可以减少计算量。划分后的网格如图3 所示。2图 3网格划分图第四步：设置边界类型第四步：设置边界类型操作操作：ZONESSPECIFY BOUNDARY TYPES打开边界类型设置对话框如图4 所示边界名称液体进口 inlet2支撑结构

4、及喷头 Wall接收板 Wall空气入口 inlet1空气出口 outlet边界类型VELOCITY-INLETWallWallVELOCITY-INLETPRESSURE-OUT图 4 边界条件对话框图 5 边界条件设置第五步：输出第五步：输出 2D2D 网格网格操作操作：FileExportMesh 输出 3D 网格，完成 Gambit 前处理3二二利用利用 FLUENT-2DFLUENT-2D求解器进行模拟计算求解器进行模拟计算第一步：与网格相关的操作第一步：与网格相关的操作1读入网格文件操作操作：FileReadCase 在读网格文件后， 将在 FLUENT 的 console 窗口中

5、， 报告网格和其他一些相关文件信息2检查网格操作操作：GridCheck网格检查列出网格的最小和最大的x 与 y 值， 并报告其他许多关于被检查网格的特征或错误，比方，网格体积必须不为负。3网格比例设置FLUENT 的缺省单位是 m假设网格是以 cm 单位建立的，在 Scale Grid 面板中应选用相应的比例关系。操作操作：GridScale 在 Units Conversion 中的下拉列表中选 cm 表示网格以厘米生成。点击 Scale4显示网格操作操作：DisplayGrid 图 6雾化模型的网格显示图4第二步：设置求解模型第二步：设置求解模型1定义计算域为 2D，且保持缺省的求解器操

6、作操作：DefineModelsSolver 打开“Solver”对话框如图 7 所示图 7求解器对话框2空气相选用层流模型操作操作：DefineModelsViscous 打开“ViscousMode”对话框如图 8 所示图 8计算模型对话框第三步：流体材料设置第三步：流体材料设置操作操作：DefineMaterials 选择理想气体参数，点击Close 关闭此面板。5图 9材料对话框第四步：边界条件设置第四步：边界条件设置1打开边界条件面板操作操作：DefineBoundary Conditions 打开“Boundary Conditions”对话框如图 10 所示图 10边界条件对话框

7、1.设定空气进口 inlet1 的边界条件如图 11 所示，赋予如“Velocity Inlet”面板所示的进口边界条件6图 11空气速度进口边界条件4设定空气出口 pressureoutlet 边界条件，见图 12 所示图 12 压力出口边界条件5.设定支撑结构和喷嘴外壁的边界条件。接收板Wall2的设定同上。图 13壁面边界条件7第五步：初始化并求解第五步：初始化并求解1设定初场操作操作：SovleInitializeInitialize 见图 14 所示图 14求解初始化在 Computer From 下拉列表中选择 inlet12点击 Init 设定变量初值，然后关闭面板2设定松弛因子

8、操作操作：SolveControlsSolution 保持默认值。图 15求解控制对话框3在计算期间打开残差的图形监视图操作操作：SolveMonitorsResidual 见图 16 所示8图 16 残差监视对话框4 保存 case 文件操作操作：FileWriteCase (1)保持 Write Binary Files键打开，以生成一个较小的未格式化的二进制文件；(2)在 CaseFile 文本框中，键入文件名字；(3)点击 OK5进行迭代计算操作操作：SolveIterate 见图 17 所示图 17迭代对话框96保存 case 和 date 文件操作操作：FileWriteCase&

9、Date 此时，连续相的计算以完成，接下来进行离散相，即带电液体的计算。第六步第六步利用利用 UDFUDF 加入源项加入源项1.编译程序操作：DefineUser definedFunctionsInterpreted点击 Browse 选择程序所在的文件，其他保持默认值，点击Interpret。图 18编译窗口程序如下：#include udf.h#include dpm.hDEFINE_DPM_SOURCE(ele_dpm,c,t,source,strength,tp)real E;real source;real q;source=-q*E;10操作：DefineUser defined

10、scalars.在 Number of User-Defined Scalars中选择 2，如图 19 所示。图 19自定义标量窗口七启用 DPM 模型计算离散相1. 启用 DPM 模型操作：DefinemodelsDiscrete Phase Model.设置如图 20 所示。图 20DPM 模型设置点击 Injections，在弹出的 Injections 窗口中，选中 Injection-0，点击 Set，如图 21。11图 21 Injections 窗口图 22设置窗口在弹出的Set Injection Properties窗口中， 在Release From Surfaces下拉菜

11、单中选择inlet2，设置如图 23。图 23参数设置2. 材料设置12操作：DefineMaterials.在材料对话框中选择 water-liquid，其参数值保持默认值。操作： DefineBoundary Conditions (1) 设置喷口 inlet2 的边界条件在打开的“Boundary Conditions”对话框中选择 inlet2，点击“set”，在弹出的Velecity Inlet窗口中，点击 UDS，设置如图 24，点击 DPM，设置如图 25。图 24自定义标量设置图 25DPM 设置(2) 出口条件设置在打开的“Boundary Conditions”对话框中选择

12、 outlet， 点击“set”， 在弹出的 Pressure Outlet窗口中，点击 UDS，设置如图 26，点击 DPM，设置如图 27.13图 26UDS 设置图 27DPM 设置(3) 支撑结构及接收板的边界条件设置在打开的“Boundary Conditions”对话框中选择 Wall1， 点击“set”，在弹出的 Wall窗口中，点击 DPM，设置如图 28.图 28Wall设置窗口Wall2 的设置同上，只是在 Boundary Cond Type下拉菜单中选择 trap。14操作操作：SolveControlsSolution 保持默认值。图 29求解控制对话框注意：离散相不

13、用再进行初始化了。5在计算期间打开残差的图形监视图操作操作：SolveMonitorsResidual 6保存 case 文件操作操作：FileWriteCase 7进行迭代计算操作操作：SolveIterate图 30迭代计算158保存 case 和 date 文件操作操作：FileWriteCase&Date 计算结果收敛后，查看速度的等高线来检查当前解的情况。操作操作：DisplayContours 见图 31 所示。图 31等高线对话框(1)在 Contours Of 下拉列表中选择 Velocity和 Velocity Magnitude；(2)按 Display图 32速度等高线16