2022年雾化模拟算例.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 静电雾化模拟算例问题描述本文利用 FLUENT 的 DPM 模型对带电液体的雾化情形进行讨论；运算区域是一个直径100mm,高 70mm 的圆柱,简化为二维模型为100mm 70mm 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运算模型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 ；

2、3确定流体材料及其物理属性；4确定边界类型；5运算初始化并设置监视器；6 启用 DPM 模型,先运算连续相,在利用 UDF 运算离散相；7利用图形显示方法观看流场、压力场与温度场；1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一 利用 Gambit 建立雾化模型第一步：启动 gambit 并选定求解器 FLUENT/UNS 其次步：创建雾化模型操作： Operation Tools Coordinate 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

3、；图 1 雾化区域运算图第三步：建立喷嘴喷嘴支撑结构分为上下两部分,上段尺寸为 5mm 5mm,下段为 3mm 3mm, 喷头直径为 0.5mm,长 10mm；根据点、线、面的次序逐步生成,如图 2 所示；图 2 喷嘴及支撑结构第三步：划分网格网格划分采纳 TGrid 类型,喷头邻近网格划分密集 Intervai size 为 0.3,四周稀疏 Intervai size 为 1,这样可以削减运算量；划分后的网格如图 3 所示；2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3 网格划分图第四步：设置边界类型操作 ：ZO

4、NES SPECIFY BOUNDARY TYPES打开边界类型设置对话框如图4 所示边界名称边界类型液体进口 inlet2 VELOCITY-INLET 支撑结构及喷头 Wall Wall 接收板 Wall Wall 空气入口 inlet1 VELOCITY-INLET 空气出口 outlet PRESSURE-OUT 图 4 边界条件对话框 图 5 边界条件设置第五步：输出 2D 网格操作 ：File Export Mesh输出 3D 网格,完成 Gambit 前处理3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二利用

5、 FLUENT-2D求解器进行模拟运算第一步：与网格相关的操作1读入网格文件操作 ：File Read Case在读网格文件后, 将在 FLUENT 的 console 窗口中,报告网格和其他一些相关文件信息2检查网格操作 ：Grid Check网格检查列出网格的最小和最大的 错误,比方,网格体积必需不为负；3网格比例设置x 与 y 值,并报告其他很多关于被检查网格的特点或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 ：Grid Scale在 Units Conversion 中的下拉列表中选点击 Scale4显示网格 操作

6、 ：Display Gridcm 表示网格以厘米生成；图 6 雾化模型的网格显示图4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次步：设置求解模型1定义运算域为 2D,且保持缺省的求解器操作 ：Define ModelsSolver 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 ：Define ModelsViscous 打开 “ Viscous Mode” 对话框如图 8 所示图 8 运算模型对话框第三步：流体材料设置操作 ：Define Materials挑选抱负气体参数

7、,点击 Close 关闭此面板；5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 9 材料对话框 第四步：边界条件设置1打开边界条件面板操作 ：Define Boundary Conditions 打开 “ Boundary Conditions对话框如图10 所示图 10 边界条件对话框1.设定空气进口inlet1 的边界条件如图 11 所示,给予如 “ Velocity Inlet面板所示的进口边界条件6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - -

8、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 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第五步：初始化并求解1设定初场操作 ：Sovle InitializeInitialize见图 14 所示图 14求解初始化在 Computer From 下拉列表中挑选 inlet1 2点击 Init 设定变量初值,然后关闭面板2设定放松因子 操作 ：Solve

9、Controls Solution保持默认值；图 15 求解掌握对话框3在运算期间打开残差的图形监视图 操作 ：Solve Monitors Residual见图 16 所示8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 16 残差监视对话框4 储存 case文件操作 ：File Write Case1 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 Case File 文本框中,键入文件名字；3 点击 OK5进行迭代运算操作 ：Solve Iterate见图 17 所示

10、图 17 迭代对话框9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6储存 case和 date 文件操作 ：File Write Case&Date此时,连续相的运算以完成,接下来进行离散相,即带电液体的运算；第六步利用 UDF 加入源项 Interpret；1. 编译程序操作： Define User defined Functions Interpreted点击 Browse 挑选程序所在的文件,其他保持默认值,点击图 18 编译窗口程序如下：#include udf.h #include dpm.h DEFINE_D

11、PM_SOURCEele_dpm,c,t,source,strength,tp real E; real source; real q; source=-q*E; 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 操作： Define User defined scalars .在 Number of User-Defined Scalars 中挑选 2,如图 19 所示；图 19 自定义标量窗口七启用 DPM 模型运算离散相1. 启用 DPM 模型操作： Define modelsDiscrete Phase Model

12、 . 设置如图 20 所示；图 20 DPM 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 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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下拉菜单中挑选 inlet2 ,设置如图 23；图 23 参数设置2. 材料设置12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12

13、 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 操作： Define Materials .在材料对话框中挑选 water-liquid ,其参数值保持默认值；操作：Define Boundary Conditions 1 设置喷口 inlet2 的边界条件在打开的 “ Boundary Conditions 对话框中挑选 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 25 DPM 设置2 出口条件设置在打开的 “ Boundary Condi

14、tions 对话框中挑选 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 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 26 UDS 设置图 27 DPM 设置3 支撑结构及接收板的边界条件设置在打开的 “ Boundary Conditions 对话框中挑选 Wall1 ,点击 “ set ”,在弹出的 Wall 窗口中,点击 DPM ,设置如图 28. 图 28 Wall 设置窗口Wall2 的设置同上,只是

15、在Boundary Cond Type 下拉菜单中挑选trap；14 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 操作 ：Solve Controls Solution保持默认值；图 29 求解掌握对话框留意：离散相不用再进行初始化了；5在运算期间打开残差的图形监视图操作 ：Solve Monitors Residual6储存 case文件操作 ：File Write Case7进行迭代运算图 30 操作 ：Solve Iterate迭代运算15 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 8储存 case和 date 文件 操作 ：File Write Case&Date运算结果收敛后,查看速度的等高线来检查当前解的情形；操作 ：Display Contours见图 31 所示；图 31 等高线对话框1在 Contours Of 下拉列表中挑选Velocity 和 Velocity Magnitude ；2按 Display 图 32 速度等高线16 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 16 页