FLUENT大作业工程流体力学.pdf

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1、（一）卧式分离器气液两相分离模拟1.几何模型的建立首先双击 workbench14.0 图标，进入 workbench14.0 的工作环境，单击菜单栏 tools-option，在 option 对话框中勾选 name selection，并删除 filtering prefixes 文本框中的文字，以便应用于后面的模拟计算中。在 workbench 左侧将 fluent 拖动到右侧工作栏中建立 fluent 工作框。图 1-1Fluent 工作框双击 Geometry，选择单位标准“m”，即可进入 dm 操作界面进行建模，在 x-y 平面用 draw中的 line 分别自坐标原点为起始点延

2、x 和 y 方向绘制一条直线。绘制出气体出口上端轮廓线和液体出口下端轮廓线：图 1-2 绘制好的卧式分离器轮廓图 1-3 卧式分离器轮廓参数将菜单栏转至 modeling，点击菜单栏下的 concept，选择其下 surface from sketchs，点击 generate，生成平面模型。图 1-4 details view操作界面图 1-5 生成平面模型点击线选择按钮入口的定义。选择入口直线 v10，然后右键选择 named selection 在 details view 下单击apply，单击generate，再在tree outline 操作界面下选中 namesell 右键 re

3、name，输入inlet 完成对图 1-6 tree outline 界面图 1-7 定义入口名称用同样的方法设置上下端出口，将上端出口设置为outlet1 下端出口设置为 outlet2；最后设置壁面 wall。图 1-8 定义出口界面和壁面2.网格划分在 workbench 14.0 的项目视图区中，双击 mesh，进入网格划分操作界面。在 outline 操作界面上单击 mesh 按钮，下方出现 details of mesh 操作界面中设置参数，设置 relevance center 为fine，smoothing 为 high，span angle center 为 fine，max

4、 face size 为 0.01，max size 为 0.01。单击 generate 生成。图 1-9 outline 操作界面图 1-10 details of mesh操作界面图 1-11 网格划分结果单击 file-export 保存文件，单击file-close meshing，安全退出。在workbench 项目视图区选中 mesh，右键选择 update。3.模型计算设置及流场仿真在 workbench 中双击 setup，出现 fluent launcher 对话框，按 OK 进入模型计算设置的操作界面。查看几何区域所在范围并 Check 检查网格，当下方出现 done 时

5、便可确定网格划分没有问题。图 1-12 网格检查结果勾选 Gavity，在 y 栏输入-9.8，表示在 y 轴乡下加上一个重力加速度。图 1-13 Gavity 界面单击 models，双击打开多相流 multiphase 模型，选择 vof 模型，设置相数为 2,单击 OK。图 1-14 models 界面图 1-15 multiphase 模型界面双击 viscous model 设置湍流模型为 标准 K-模型，单击 OK。图 1-16 models 界面图 1-17 viscous model单击 materials，选中 fluid，单击 edit，在 create/edit mate

6、rial 对话框中单击 fluent database，选择 water-liquid，单击 copy 及 close，在 phase 操作界面下选中 phase-1-primary phase，单击 edit按钮，进一步新的对话框中将 name 设置为 water，phase material 选为 water-liquid，单击 OK。同样选中 phase-2-primary phase，单击 edit 按钮，进一步新的对话框中将 name 设置为 air，phasematerial 选为 air，单击 OK。图 1-18 materials界面图 1-19 create/edit mat

7、erial界面图 1-20 fluent database界面图 1-21 定义第一相为 water图 1-22 定义第二相为 air在 boundary conditions 中选中 inlet，进口设置为速度进口，phase 为 mixture，编辑进口速度为 1m/s，湍流强度为 1%，水力直径为 0.05m，单击 OK。图 1-23 boundary conditions界面图 1-24 velocity inlet 界面选中 inlet，将 phase 改为 air，设置 multiphase 中体积分数为 0.4。图 1-25 设置 inlet 体积分数设置 outlet1 湍流强

8、度为 1%，水力直径为 0.05。设置 multiphase 中体积分数为 1。图 1-26 pressure outlet1 界面图 1-27 设置 outlet1 体积分数同样设置 outlet2 湍流强度为 1%，水力直径为 0.05。设置 multiphase 中体积分数为 0。图 1-28 pressure outlet2 界面图 1-29 设置 outlet2 体积分数选中 solution methods，单击 scheme 下拉菜单，选中 piso 模型，其他值默认。单击solutioninitialization，初始化方法选用standard initialization，

9、compute from设置为all-zones，单击initialize。图 1-30 solution methods界面图 1-31 设置为 all-zones 方式初始化单击 monitors，设置残差精度为默认值，单击 OK图 1-32 monitors 界面在 solution methods 面板中，单击 patch 按钮，弹出 patch 对话框，在phase 下拉菜单中选中air，在 variable 中选中 volume fraction，在 value 中输入数值 1，并在 zones to patch 中选中 surfacebody，单击 patch 按钮。图 1-33

10、 patch 界面运行计算，设置 run calculation，输入 time step size 为 0.01s，迭代步数为 300 步，点击 calculate计算。残差曲线如图。图 1-34 残差曲线图点击 graphics and animations，在 graphics 中选择 contors，单击 set up，弹出 contours 对话框，选择 phase 和 filed，然后单击 display 即可得到 3s 时的相图。图 1-35 3s 时的相图在 contours 对话框，选择 pressure 和 filed，然后单击 display 即可得到 3s 时的压力云图

11、。图 1-36 3s 时的压力云图在 contours 对话框，选择 velodty 和 filed，然后单击 display 即可得到 3s 时的速度云图。图 1-37 3s 时的速度云图迭代步数为 100 步，点击 calculate 计算，得到 4s 时的残差曲线图：图 1-38 4s 时的残差曲线图点击 graphics and animations，在 graphics 中选择 contors，单击 set up，弹出 contours 对话框，选择 phase 和 filed，然后单击 display 即可得到 4s 时的相图。图 1-39 4s 时的相图在 contours 对话

12、框，选择 pressure 和 filed，然后单击 display 即可得到 4s 时的压力云图。图 1-40 4s 时的压力云图在 contours 对话框，选择 velodty 和 filed，然后单击 display 即可得到 4s 时的速度云图。图 1-41 4s 时的速度云图结论：3s 时的结果与 4s 时的结果有了明显的变化。4s 时进口附近的液相趋于消失，且整个液相内的气泡数量有了明显的减少，说明卧式分离器中的气液两相分离工作进一步完成，且容器内压力正在降低。（二）弯管模型分析（二）弯管模型分析1.几何模型的建立画两条线，倒圆角并设定圆角半径为 20，在 Y-z面画直径为 10

13、mm 的圆，选择 sweep，profile选 yz 面下的 sketch2，path 选 xy 面下的 sketch1，单击 generate，这样模型就建好了。图 2-1 几何模型2.网格划分创建 method，点击 mesh-insert-method 用扫描的方式创建：图 2-2 mesh-insert-method界面在 size 界面划分圆面上的网格，采用四面体方式划分，并预览划分结果：图 2-3 size 界面图 2-4 设置四面体方式划分方式图 2-5 网格划分结果从图可看出划分结果的质量较好，故继续建立边界层，点击 inflation 并对边界面的命名，分别命名进口和出口以及

14、壁面，最后 update。图 2-6 定义进口面图 2-7 定义出口面图 2-8 定义壁面3.模型计算设置及流场仿真打开 setup 进行计算，设置 models：图 2-9 velocity models界面进行 materials 设置：图 2-10 materials和 fluent database 界面图 2-11 create/edit material界面设置进口边界条件：图 2-12 velocity inlet界面设置出口边界条件：图 2-13 pressure outlet界面进行初始化，然后运行计算，迭代步数为 50 步，点击 calculate 计算，残差曲线如图：图

15、2-14 残差曲线图点击 iso-surface，创建 z 零面，点击 setup：图 2-15 iso-surface 界面压力云图为：图 2-16 压力云图速度云图为：图 2-17 速度云图湍流云图为：图 2-18 湍流云图（三）心得体会通过使用 ansys14.0 中的 fluent 软件对卧式分离器气液两相分离模拟和弯管模型分析的训练，我初步的了解了 fluent 分析的基本过程，其中包括了使用 DM 对二维和三维模型的建立，使用 Meshing 对模型进行网格划分，然后运用二维或三维求解器计算，最终通过迭代得到相图，速度云图，压力云图等，基本了解了 fluent 软件使用的是大致流程，对以后所要进行的流场，压力场，速度场分析工作打下了基础。姓名：*学号：16*专业：机械工程日期：2016 年 11 月 30 日