利用 Cradle scFLOW模型计算冰融化过程
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本文摘要（由AI生成）：
本文介绍了使用Cradle scFLOW中的Free Surface及Solidification/Melting模型计算冰融化过程的案例。首先，启动scFLOW并导入几何，指定材料，定义区域，然后进行计算过程设置，包括流动、基本设置、初始条件、边界条件、自由表面、固液相变、分析控制和输出设置。最后，划分网格并开始计算，得到冰融化过程的固相等值面。
本案例利用cradle scFLOW中的Free Surface及Solidification/Melting模型计算冰融化过程。
注：Cradle是一款挺好用的CFD软件，其包含scFLOW、sc/Tetra及scStream等，分别针对多面体、四面体以及六面体网格。目前Cradle软件已被MSC收编，更多关于该软件的细节，可自行上网查询。
计算模型如图所示。
边长0.1 m的立方体空间中存在一个0.03 m的立方体冰块，底部面施加热流10000 W/m2的热载荷，计算冰块溶解过程。
计算结果如下图所示。
注：本案例来自于软件随机Exercise文档。
1、启动scFlow并导入几何
启动scFLOW，点击按钮Launch Preprecessor启动前处理器
打开的对话框中输入Project name为EX01，指定工作文件夹，并点击按钮Create创建工程文件
前处理窗口中点击树形菜单节点Import Part File，弹出文件选择对话框中打开几何文件exA27-1.x_t
几何导入后如下图所示。
点击模型树节点Build Analysis Model自动构建计算域
2、指定材料
点击模型树节点Part Material弹出材料指定对话框
如下图所示，选中列表项COmputationalDomain及Ice，激活选项Fluid，选择材料air(incompressible/20C)，点击Apply按钮为计算区域赋予材料
3、定义区域
这里需要指定底部加热面，并指定一个压力参考点。
点击模型树节点Register Region弹出边界定义对话框
如下图所示，图形窗口中选中模型底部两个面，在对话框Surface Region标签页下，设置Region name为heat，点击按钮Register为边界命名
进入Reference Point标签页，设置XYZ坐标为0.099 m，点击按钮Register定义参考点。点击按钮Close关闭对话框
4
定义计算过程
点击模型树节点Conditions打开Condition Wizard对话框
在对话框中进行参数设定。
1、Analysis Type设置
点击对话框左侧模型树节点Analysis Type，右侧面板激活选项Flow、Heat、Free Surface、Solidification/Melting
点击Flow右侧按钮Method Setting…弹出流动设置对话框
对话框中指定流动形式为Laminar flow，如下图所示，点击OK按钮关闭对话框
2、Basic Settings
进入Basic Setting设置，如下图所示，激活选项Transient Analysis
设置Last Cycle为2000，指定Time Step为0.005 s
激活选项Consider gravity，确认重力加速度方向为负Z方向-9.81 m/s2
3、Initial Condition
点击树性节点Initial Condition，右侧列表选择列表项Ice，点击按钮Initial value弹出设置对话框
如下图所示，指定Temperature为-0.001 C，点击按钮Set指定参数
相同方式指定Volume of solid为1，表示该计算区域初始状态为固体
4、Boundary Condition设置
点击节点Thermal Boundary，右侧列表选择heat，点击按钮wall heat transfer condition弹出设置对话框
如下图所示，设置Outside region type为Heat flux，指定其值为10000 W/m2，点击按钮Set指定参数
5、Free Surface设置
点击模型树节点Free Surface，右侧面板选择列表项Material，右侧如图所示设置Gas region为空气，设置Liquid material为水
6、Solidfication/Melting设置
点击模型树节点Solidification/Melting，右侧面板选择列表项Material，右侧如图所示设置Liquid region为水，设置Soid material为冰
指定Latent heat of melting为334400 J/kg
7、Analysis Control设置
如下图所示操作顺序，设置能量方程最大迭代次数为10
点击模型树节点Analysis Control，右侧列表中选择Pressure Computation Method，点击右侧按钮Detailed Settings…弹出设置对话框
对话框中选择选项Fixed Pressure，按如下图所示顺序设置参考点位置压力为0，点击OK按钮关闭对话框
8、Output Setting of Analysis Data
如下图所示操作顺序设置文件保存频率为50个时间步保存一次，点击Finish按钮关闭条件向导对话框
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划分网格
点击模型树节点Octree Parameter打开设置对话框
如下图所示，选择选项Octree parameter，点击右侧按钮Detail…打开细节设置对话框
如下图所示，选择Basic Settings选项，激活选项Restrict maximum octant size为0.005，点击OK按钮关闭对话框
选择列表项Region，如下图所示，设置heat边界的网格尺寸参数，点击Create按钮创建octree，点击OK按钮关闭对话框
选择模型树节点Mesh Parameter打开网格参数设置对话框
对话框中点击按钮Detail…进入细节设置对话框
如下图所示，选择No-slip wall，点击按钮Cancel取消该边界网格参数
如下图所示操作顺序设置边界heat上的网格尺寸参数，点击OK按钮关闭对话框
在Mesh Parameter对话框中点击按钮Create Mesh创建多面体网格
生成的多面体网格如图所示。
6
开始计算
选择菜单Execute → Execute Solver开始计算
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计算结果
计算完毕后，查看固相等值面可观察冰融化过程，如下图所示。
