Fluent仿真案例-同心圆转子和定子之间层流流场
一、案例概况
本案例建立两同心圆柱间的稳态层流模型。流动是由内筒以恒定的角速度旋转而引起的，而外筒保持静止。由于周期性，只需要对域的一部分进行建模。在目前的模拟中，区域的一半被建模，如下图所示。
两同心圆之间填充空气，密度为1kg/m3，粘度为0.0002kg/m-s。内圆半径为17.8mm，外圆半径为46.28mm。内筒转子恒定的角速度为1rad/s。
二、验证目标
不同截面上（距离同心轴不同半径位置）的切向速度。比较模拟结果和测试值。
三、计算文件
本案例输入文件，在文末有下载链接，在ANSYS Workbench 2020R1及以上版本中打开即可。
四、仿真设置
在Workbench中启动Fluent软件，选择2D，单核求解即可。
导入网格，如下图所示。
求解器类型选择Pressure-Based，稳态求解。
湍流模型选择Laminar层流。
修改空气材料属性参数如下。
边界条件设置。名称为“periodic”边界类型设置为periodic，旋转类型选择Rotational。名称为“innerwall”边界类型设置为wall，给定旋转速度1rad/s。名称为“outerwall”边界类型设置为wall，给定旋转速度0rad/s。
求解方法设置如下。
松弛因子设置如下。
收敛控制，取消收敛监控。
采用标准初始化。
迭代计算150步。
计算残差曲线如下。
创建离同心轴不同半径的截面，为后处理进行统计。
Type选择Circle。X0和y0坐标设置为同心轴坐标，r设置为0.02，命名为“radial-coordinate=20mm”。类似操作，创建r=25mm、30mm、35mm和42mm的圆弧曲面。
创建的5个圆弧曲面，在Fluent中进行显示，位置如下图的红色线。
统计上面创建的5个曲面的Tangential Velocity变量，并和和文献数据对比如下。
参考文献：F. M.White. Viscous Fluid Flow. Section 3-2.3. McGraw-Hill Book Co., Inc.. New York, NY. 1991.
Tangential Velocity at | Target, m/s | ANSYS Fluent, m/s |
r=20mm | 0.0151 | 0.0151 |
r=25mm | 0.0105 | 0.0105 |
r=30mm | 0.0072 | 0.0072 |
r=35mm | 0.0046 | 0.0045 |
