搅拌仿真操作详细教程(三):Fluent求解器设置
本期是搅拌仿真操作的第三部分——Fluent求解器设置。
打开Fluent3D求解器,点击File—read—mesh,在工作目录中找到我们保存的mixingtank.msh,读入网格文件。读入成功后习惯性显示网格。点击Display,Edge Type选择All,即显示所有信息。如果只需要显示轮廓信息,则选择Outline。显示后如图所示。设置之前先要检查网格。如果网格有问题的话是无法计算的,后面的设置也就成了无用功,所以Check是最先应该进行的操作。点击Check,在状态栏内会出现如下信息。看到Warning:Mesh check failed你一定认为网格检查失败了,其实并不是,你会发现在这之前还有6个Warning,分别指向6个交界面,原因是这6个交界面还没有两两配对,在接下来进行配对后,再进行check,会发现所有的Warning都会消失。单位转换。Gambit和Fluent 的默认单位不一致,需要转换。在Mesh Was Create In和View Length Unit In中全部选择mm,点击Scale,即转换成功。光顺网格,点击Smooth,再点击Swap,直到无面可交换为止。采用默认的压力基求解器,求解类型属于瞬态。重力加速度方向为Z轴负向,数值约为9.81m/s2。在Units中设置转速单位,将默认的rad/s改为rpm(即转每分钟)。打开VOF多相流模型,在Number of Eulerian Phases中保持默认的2,代表两相流。此处采用隐式(Implicit)模式。补充干活:显式(Explicit)只能用于瞬态计算。如果选择了显式模式,计算模式会自动转换为瞬态计算。如果不仅仅关心多相流流动稳定后的最终形态,还关心流动的过程中多相流的分布瞬时分布形态,应该选择显式模式。 如果只关心最后的稳态解,而不关心达到最后稳定状态之前的流动过程中的像分布情况,那么选择隐式(Implicit)模式更适合。隐式模式可用于稳态计算也可用于瞬态计算。如果最后的稳态解取决于流场的初始分布,或者入口边界处各相的状态不十分明确,则应选择隐式模式的瞬态计算。如果最后的稳态解不取决于流场的初始分布,并且入口边界处各相的状态很明确,则可以用隐式模式的稳态计算。 设置材料。材料对话框中默认有空气,我们需要另外添加一种搅拌材料,这里选用水。在Fluent自带的材料库Fluent Database里面选择液态水,点击copy,close。退出材料库点击Change/Create,可以看到在Fluent Fluid Materials中已经添加了水。设置主相和副相。双击phase-1为air,即设置空气为主相;双击phase-2为water,即设置水为副相。设置域的运动状态。选中rotar点击Edit,rotar为旋转域,也就是动域,故在对话框选中Mesh Motion,在下方的Rotational Velocity输入500rpm,即每分钟500转,点击OK 。点击Boundary Conditions,编辑边界条件。在Zone中选中搅拌轴shaft,点击Edit,在弹出的对话框中Wall Motion下方选中Moving Wall,右边的Motion选中Absolute,即绝对运动,下方选中Rotation旋转运动,Speed为500rpm。在Zone中选中搅拌桨blade,点击Edit,在弹出的对话框中Wall Motion下方选中Moving Wall,右边的Motion默认Relative to Adjacent Cell Zone不变,即相对运动,下方选中Rotation,Speed为0(与搅拌轴共速,故相对轴运动速度为0)。交界面配对。点击Mesh Interfaces,弹出对话框如下。前面在划分网格时一再强调交界面的名字不可以相同,这里我们验证一下。对话框中的Zone1和Zone2分别是搅拌槽的静域和动域,下面列出了我们所定义的交界面,如果我们在两个列表中选择同一个名称的交界面,会提示错误,无法继续进行。按如图所示设置三组交界面,分别命名为a,b,c(名字无所谓,不影响过程,别用中文和数字就可以)。暂时默认计算方法与欠松弛因子,遇到计算收敛性不好时再进行适当修改。对all-Zones进行初始化。在没有点击Initialize前,旁边的Patch是灰色不可点的。在初始化后,Patch变为可点状态,说明在没有初始化时,无法对网格进行相的设置。为网格补相。先标记区域。点击Adapt-Region,输入如图所示的范围,点击Mark,即定义从搅拌槽底部至20mm处的这块区域。点击Mark后,状态栏会出现如下提示,即此区域包含了373196个网格单元。点击Patch,把刚才标记的区域定义为水。Phase中选择water(注意,这里的Phase是不会出现主相的。我们之前定义air为主相,所以Phase下方没有air,因为在你补相之后,没有被补相的区域将自动定义为air,无需手动设置)Variable选择Volume Fraction,Value输入1,Registers to Patch中选中hexahedron-r0(hexahedron-r0是刚才标记区域的一个暂存器,Mark后就会生成,如果我们此时再点一下Mark,这里将会出现hexahedron-r1)。建立辅助平面。点击Surface—Iso-surface,定义Y方向辅助面,设置如下。设置监测器。点击Solution Animation,点上三角增加一个sequence,when选择Time Step,点击Define。储存方式选择PPM Image,Memory一般适用于占用内存较小的2D情况,3D一般占用内存较大,采用后两种。Window用第二窗口(第一窗口一般用于残差曲线),Display Type选择Contours(云图)。点击Draw Mesh,Edge Type选择Outline,Surface选择刚才生成的Y辅助面,点击Display,如图所示。在Contours对话框中,选中Filled,云图类型选择Phase-water,Surface选择Y辅助面,点击Display。如图所示。设置自动保存。在Autosave下方输入20,点击Edit,选中Each time,即计算20步进行一次保存(这个与低版本不同的就是,低版本没有Each time这一项,只要设置了数字直接会进行每次保存),File Name确定保存文件的位置。点击File-write-case&data,保存初始文件。点击Run Calculation,Time Step Size(时间步长)定为0.05s,Number of Time Steps暂定为100次,Max Iterations/Time Step(每步的最大迭代次数)为20,点击Calculate开始计算。计算后,用fluent自带的后处理,或专业的后处理软件(tecplot、Ensight)都可以,集成在workbench中的CFD Post亦可。 著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-12-12
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