FLUENT明渠流动模拟

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了使用ANSYS Workbench 19.2进行三维瞬态计算流体动力学模拟的过程，模拟明渠流动问题。首先启动Workbench并建立分析项目，然后导入几何体，划分网格，设置材料，定义模型，设置边界条件，求解控制，初始条件，计算求解，最后进行结果后处理。

本教程将通过一个完整的三维瞬态计算流体动力学模拟过程，模拟明渠流动问题。

 1   启动Workbench并建立分析项目 

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，启动Workbench 19.2，进入ANSYS Workbench 19.2界面。

（2）双击主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）选项，即可在项目管理区创建分析项目A。

 2    导入几何体 

（1）在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse命令，此时会弹出“打开”对话框。

（2）在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入几何体文件。

 3    划分网格 

（1）双击A3栏Mesh项，进入Meshing界面，在该界面下进行模型的网格划分。

（2）依次右键选择左右两侧区域的上边界，在弹出的快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，outlet1和outlet2，单击OK按钮确认。

（3）依次右键选择模型左中右三个区域几何体，在弹出快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，输入名称tank1、attachment和tank2，单击OK按钮确认。

（4）网格参数设置，在Assembly Meshing中，Method选择CutCell，在Sizing中，Max Size填入9.41E-03，在Quality中，Smoothing选择High。

（5）右键单击模型树中Mesh选项，选择Insert->Sizing，Geometry选择右侧tank2计算区域，Element Size中填入0.005。

（6）右键单击模型树中Mesh选项，选择快捷菜单中的Generate Mesh选项，开始生成网格。

（7）网格划分完成以后，单击模型树中Mesh项可以在图形窗口中查看网格。

（8）执行主菜单File→Close Meshing命令，退出网格划分界面，返回到Workbench主界面。

（9）右键单击Workbench界面中A3 Mesh项，选择快捷菜单中的Update项，完成网格数据往Fluent分析模块中的传递。

 4    设置材料 

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，弹出Create/Edit Materials（材料）对话框。单击Fluent Database按钮弹出Fluent Database Materials对话框，选择water liquid单击Copy按钮确认。

 5    定义模型 

（1）双击A4栏Setup项，打开Fluent Launcher对话框，单击OK按钮进入FLUENT界面。

（2）单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板。在SolverTime中选择Transient。勾选Gravity，在Z中填入-9.81m/s2。

（3）在模型设定面板Models中双击Multiphase按钮，弹出Multiphase Model（多相流模型）对话框，选择VOF，勾选Implicit Body Force，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（4）在模型设定面板Models中双击Multiphase下的Phases按钮，弹出Phase（多相流设置）对话框，Phase-1保持默认。

在Phase-2对话框中，Phase Material选择water-liquid，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（5）在模型设定面板Models中双击Viscous按钮，弹出Viscous Model（湍流模型）对话框，在Model中选择SST k-omega(2eqn)，单击OK按钮确认并关闭对话框。

 6    设置边界条件 

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

（2）在边界条件面板中，确保outlet1和oulet2的边界类型为pressure outlet，保持默认值，单击OK按钮确认退出。

 7   求解控制 

（1）单击主菜单中Solving→Controls→Controls按钮，弹出Solution Controls（松弛因子控制）面板。在Under-Relaxation Factor中Momentum中填入0.5。

 8   初始条件 

（1）单击主菜单中Solving→Initialization按钮，弹出Solution Initialization（初始化设置）面板。

Initialization Methods中选择Hybrid Initialization，单击Initialize按钮进行初始化。

（2）在Solution Initialization（初始化设置）面板中，单击Patch按钮，弹出Patch对话框，在Zone to Patch中选择tiank1，Phase选择phase-2，Variable中选择Volume Fraction，在Value中填入1，单击Patch按钮。

 9 计算求解 

（1）单击主菜单中Solve→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。

在Time Step Zize中输入0.001，Number of Iterations中输入2500，单击Calculate开始计算。

 10    结果后处理 

（1）双击C4栏Results项，进入CFD-Post界面。

（2）单击任务栏中Local->Isosurface按钮，弹出如图16-32所示的等值面设定面板。Variable选择Phase 2.Volume Fraction，在Value中填入0.3，单击Apply按钮确认。