FLUENT“冠状病毒”落地过程模拟

本教程演示了使用VOF模型进行液滴下落模拟的过程。

 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 2020→Workbench命令，启动Workbench 2020，进入ANSYS Workbench 2020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）右键底面边界，在弹出的快捷菜单中选择Create Named Selection，输入名称floor，单击OK按钮确认。

（3）右键创建计算域virus。

（4）右键单击模型树中Mesh选项，依次选择Mesh→Insert→Size，Element Size输入2mm。

（5）网格参数设置，Element Size填入4mm。

（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     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，Solver中Time选择Transient。勾选Gravity，在Y中填入-9.81m/s2。

 5     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，创建新物质virus。

 6     设置多相流 

（1）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，Number of Eulerian Phases填入2，勾选Impicit Body Force。

（2）在Phases选项卡中，Phase-1选择air，在Phase-2选择water-liquid。

（3）在Phases Interactions选项卡中，勾选Surface Tension Force Modeling和Wall Adhesion，Surface Tension Coefficient输入0.2，单击OK按钮确认并关闭对话框。

 7     设置边界条件 

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

（2）在边界条件面板中，双击floor弹出边界条件设置对话框。在Contact Angles输入100，单击OK按钮确认退出。

 8     求解控制 

（1）单击主菜单中Solution→Methods按钮，弹出Solution Methods面板。勾选Non-Iteractive Time Advancement，Scheme选择Fractional step。

 9     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Standard 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中选择新建立的virus区域，Variable中选择Volume Fraction，在Value中填入1，单击Patch按钮。

 10     计算求解 

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

在Time Step Size填入1.0e-4，Number of Iterations中输入5000，单击Calculate开始计算。

 11     结果后处理 
（1）双击A6栏Results项，进入CFD-Post界面。

（2）显示液滴运动动画。