Rocky DEM+Fluent单向耦合计算

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了Rocky DEM软件与ANSYS的亲密关系，以及如何利用Rocky DEM与Fluent进行耦合计算。文章以简单的案例描述了利用Rocky DEM与Fluent耦合计算的过程，包括非耦合计算、创建材料、创建颗粒、创建粒子注入、开始计算等步骤。单向耦合计算意味着颗粒在流体作用下运动，而颗粒并不对流体流场产生影响。单向耦合需要先在Fluent中计算流程，Fluent中设置的计算条件包括读取网格文件、采用Realizable k-epsilon湍流模型、重力加速度、流体密度、流体粘度、入口速度等。单向耦合计算完毕后，计算完毕后保存cas及dat文件，并输出rocky文件。最后，打开Rocky DEM，读取PIPE.rocky30，选择菜单File → Save project as…另存为工程pipe_couple.rocky30，选择节点CFD Coupling，下方属性窗口中设置Coupling Mode为Fluent One Way Steady State，在自动打开的文件选择对话框中选择文件fluent_for_rocky.f2r，选择Solver节点，点击按钮Start Simulation开始计算。

Rocky DEM是一款离散元计算软件，用于颗粒流计算。该软件与ANSYS关系亲密，可以很方便地实现与Fluent耦合计算 。本文以简单的案例描述利用Rocky DEM与Fluent耦合计算过程。

1 案例描述

耦合计算结果如下图所示。

颗粒初始速度1 m/s注入计算区域，流体入口速度5 m/s，重力加速度方向竖直向下。当不通入流体时，颗粒在初始速度作用下会上升一段距离，之后在重力加速度的作用下掉下来。上图所示为流体驱动下固体颗粒的运动，可以看出大部分的固体颗粒可以被流体带至出口。

2 非耦合计算

启动Rocky DEM

保存工程文件为pipe。

点击节点Physics，如下图所示设置重力加速度Z方向-9.81 m/s2

2.1 导入几何模型

右键选择节点Geometries，点击弹出菜单项Import → Custom Geometry打开文件选择对话框

如下图所示选择打开文件intersection_vertical.cas

注：Rocky DEM可以导入多种格式文件，如stl几何文件以及Fluent类型的cas与msh文件。

如下图所示选择几何尺寸单位，点击OK按钮导入模型

如下图所示，删除多余的几何面inlet<01>及outlet<01>

如下图所示，在图形窗口中显示几何模型

几何模型如下图所示。

如下图所示创建inlet，该inlet用于颗粒注入

选择节点inlet<01>，下方属性窗口如下图所示设置

如下图所示设置颗粒入射速度为1 m/s

2.2 创建材料

如下图所示操作创建新材料

如下图所示，修改材料名称为particle，并设置其密度为1200 kg/m3

2.3 创建颗粒

如下图所示，新建颗粒

如下图所示，设置颗粒材料为partilce，并设置颗粒粒径为4 mm

2.4 创建粒子注入

如下图所示，创建颗粒入射

如图所示，设置颗粒入射位置为Inlet<01>，并设置颗粒为Particle<1>，设置其质量流量为50 g/s

2.5 开始计算

如下图所示，设置计算时间为5 s，输出频率为0.005 s

切换至标签页General Settings，设置并行CPU数量，点击按钮Start Simulation

注：官方宣传使用GPU效率更高，然而本机上只有一台破卡卓K4200，计算起来完全不给力。

颗粒运动轨迹如下图所示（截取一段时间）。

3 单向耦合计算

单向耦合计算意味着颗粒在流体作用下运动，而颗粒并不对流体流场产生影响。单向耦合需要先在Fluent中计算流程。

Fluent中设置的计算条件包括：

读取网格文件intersection_vertical.msh

采用Realizable k-epsilon湍流模型

重力加速度：[0 0 -9.81]

流体密度：1000 kg/m3

流体粘度：0.001 kg/m-s

入口速度：5 m/s

具体设置过程这里就不详细描述了。

Fluent计算完毕后，计算完毕后保存cas及dat文件，并如下图所示输出rocky文件。

输出完毕后在当前路径下生成了一大堆文件，如下图所示。

打开Rocky DEM，读取PIPE.rocky30，选择菜单File → Save project as…另存为工程pipe_couple.rocky30

选择节点CFD Coupling，下方属性窗口中设置Coupling Mode为Fluent One Way Steady State，在自动打开的文件选择对话框中选择文件fluent_for_rocky.f2r

选择Solver节点，点击按钮Start Simulation开始计算

颗粒轨迹如下图所示。

本案例仅为尝试，软件可以在网上自行搜索。目前Rocky DEM只找到了3.11版本，只能与Fluent 17.2以下版本耦合。本案例仅为单向耦合，利用Rocky DEM也能够很方便地与Fluent实现双向耦合，以后有时间再更新。话说这软件资料可真少。

相关文件：

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