【Fluent案例04】带冷却通道的PEM燃料电池模拟

点击“CFD之仿真区”关注公众 号交流学习概述 主要演示如何使用VOF明渠流多相流模型对船体周围的自由表面流进行三维建模分析。该案例假设一个船体在静水中以每秒1.452m/s的恒定速度移动。水位在自由水面以下0.941875m处。几何结构:Z轴是垂直轴，Z=0是自由表面的水平面。流量进口沿+X方向，Y轴为侧轴。示意图如下所示。 01导入网格模型由于对称条件，仅对一半的几何进行建模。采用全六面体单元网格，并在自由面区域附近进行了网格细化，以精确捕捉自由面。点击File→Read→Mesh导入网格文件。点击Setup→General→Check检查网格，保证无负体积。点击Setup→General→Display以显示网格。点击Results→Graphics→Views，如下图所示选择。 02设置模型点击Setup→Genera→Solver，选择稳态求解器，Z方向重力加速度为-9.81m/s。注：只有解与初始条件无关，并且各个相有不同的流入边界时，稳态VOF计算才是合理的。例如，由于旋转杯内自由表面的形状取决于流体的初始条件，因此必须使用与时间相关的公式来解决这一问题。另一方面，对于顶部有一个空气区和一个单独的进口的水流，可以用稳态公式来求解，本案例类似该情况。点击Setup→Models→Multiphase，如下图所示设置。注：稳态求解目前只能选择Implicit scheme。点击Setup → Models → Viscous...如下图所示设置。 03定义材料点击Setup→Materials→Create/Edit→FLUENT Database…，如下图所示copy液态水材料。 04定义相点击Setup→Multiphase→Phases，如下图所示copy液态水材料。a) 选择Primary Phase,点击Edit, 输入Primary Phase名称为air,在下拉菜单中选择air。b) 选择Secondary Phase,点击Edit, 输入Secondary Phase名称为water,在下拉菜单中选择water-liquid。 05定义操作条件点击Setup→Cell Zone Conditions→Operating Conditions…，如下图所示设置。注：选择参考压力位置，使其始终保持在空气域中。应将工作密度指定为较轻流体的密度，以便仅在较重流体中包括静压。 06定义边界条件点击Setup→Boundary Conditions，如下图所示设置。a) 定义入口inflow边界为压力入口，如下图所示设置。注：湍流强度假定为4％，湍流长度尺度设置为船体长度的3％。b) 定义入口outflow边界为压力出口，如下图所示设置。c) 定义入口outflow边界为压力出口，如下图所示设置。top, bottom, side, midplane为symmetry,ship为No Slip wall。 07定义参考值点击Setup→Reference Values，如下图所示设置。 08定义求解方法与求解控制点击Set→Solution→Solution Methods，如下所示设置。(a)Pressure-Velocity Coupling → SIMPLE(b)Gradient → Least Squares Cell Based(c)Pressure → PRESTO!(d)Momentum → Second Order Upwind(e)Volume Fraction → Compressive(f)Turbulent Kinetic Energy → Second Order Upwind(g)Specific Dissipation Rate → Second Order upwind点击Set→Solution→Solution Controls，如下图所示设置。 09定义求解监测点击Solution→Monitors→Residuals，如下图所示设置。点击Solution→Report Definitions→New→Force Report→Drage，如下图所示设置。注：监测船体表面阻力系数。点击Solution→Report Definitions→New→Force Report→Drage，如下图所示设置。注：监测船体表面阻力。创建监测点，点击Results→Surfaces→New→Point，如下图所示设置。点击Solution→Report Definitions→New→Surfaces Report→Vertex Average，如下图所示设置。注：监测监测点速度平均值。 10初始化及自动保存点击Solution→Solution Initialization，如下所示设置。 (a) 在Compute From下，选择inflow (b)在Open Channel Initialization Method下，选择Flat (c)点击Initialize 点击Solution→Calculation Activities→Autosave，如下所示设置。 11运行求解点击Solution→Run Calcuation，如下所示设置(a) Write输出hull.cas.gz文件(b) 设置Number of Iterations为3500，点击Calculate开始计算 12结果后处理点击Postprocesing → Create → Surface → Iso-Surface…，创建体积分数为0.5的水的等表面，以便观察自由波面。船体壁面阻力系数船体头部监测点速度变化值（监测值达到稳定，计算收敛）自由波面位移(wave elevation)云图自由波面速度云图自由波面压力云图推荐文章汇总 SCDM Meshing01|网格划分功能简介 SCDM Meshing02|全面认识Mesh Ribbon选项卡工具（一）【Fluent案例01】基于Fault Tolerant Meshing的排气歧管仿真-01【Fluent案例01】基于Fault Tolerant Meshing的排气歧管仿真-02【Fluent案例02】VOF喷墨【Fluent案例03】VOF晃动【Fluent案例04】带冷却通道的PEM燃料电池模拟【Fluent meshing基础练习01】FM基本工作流程【Fluent meshing基础课程01】Fluent meshing简介【Fluent meshing基础练习02】FM图形用户界面介绍【Fluent meshing基础课程02】Fluent meshing图形用户界面【Fluent meshing基础课程03】CAD几何输入选项【Fluent meshing基础练习03】CAD几何导入及网格划分【Fluent meshing基础课程04】修复surface mesh【Fluent meshing基础练习04】表面网格修复【Fluent meshing基础课程05】表面重构Surface Remesh【Fluent meshing基础练习05】多翼部件表面重构【Fluent meshing基础课程06】共轭传热网格-Jion/Intersect【Fluent meshing基础练习06】共轭传热网格划分【Fluent meshing基础课程07】准备几何【Fluent meshing基础课程08】包面功能【CFD小贴士】Fluent非定常时间变量设置【CFD小贴士】Fluent中 Visual Studio安装及 UDF环境配置方法您的“在看”是CFDer的动力需要模型结果文件，请赞赏一下！ 来源：CFD仿真区