本算例演示利用Fluent中的参数化计算功能实现多工况计算。

1 问题描述

本算例要考虑的问题如下图所示。20℃的冷流体通过大的入口流入管道，并与位于弯头处的较小入口流入的40℃的热流体混合。大入口处的流动雷诺数为50800，计算过程中需要使用湍流模型。

计算网格如下图所示。

对入口参数进行实验设计，并在Fluent中完成自动计算。

2 Fluent设置

• 以3D、Double Precision 方式启动Fluent
• 读取计算网格elbow.msh.h5

2.1 General设置

• 选择工具栏按钮Domain → Mesh → Scale... 打开网格缩放对话框，设置View Length Unit In为in

• General面板保持默认设置，如下图所示

2.2 Models设置

• 开启能量方程

• 指定使用SST k-omega湍流模型

2.3 Materials设置

• 从材料数据库中添加材料介质water-liquid

2.4 设置计算区域

• 指定计算区域中的材料介质为water-liquid

2.5 边界条件设置

1、cold-inlet边界

• 进入cold-inlet边界条件设置对话框，如下图所示，设置Velocity Magnitude为New Input Parameter... 打开参数设置对话框

• 如下图所示，指定参数名称为cold_vel，指定其值为0.5 [m/s]

• 指定边界cold-inlet的温度为New Input Parameter...

• 指定参数名称为cold_temp，指定其初始值为293.15 [K]

2、hot-inlet边界

• 指定边界hot-inlet的入口速度为New Input Parameter...

• 指定参数名为hot_vel，指定其值为1.2 [m/s]

• 指定边界hot-inlet的温度为New Input Parameter...

• 指定参数名称为hot_temp，指定其初始值为313.15 [K]

3、outlet边界

• 指定出口参数，如下图所示

2.6 Methods设置

• 采用默认计算方法

2.7 物理量监测

• 监测出口位置的平均温度，勾选选项Create Output Parameter创建输出参数

2.8 初始化计算

• 采用Hybrid初始化

2.9 迭代计算

• 设置迭代计算150 步，如下图所示

• 监测得到的出口平均温度变化如下图所示

2.10 计算结果

创建两个contour，分别命名为sym-vel及sym-temp，用于显示对称面上的温度及速度分布。

• 对称面上温度分布

• 对称面上速度分布

注意，这里定义的后处理在后面参数化过程中会自动应用。因此若想要批量后处理，则此时应该将所需要后处理的内容全部定义好。

3 参数化计算

3.1 实验设计

这里仅为演示。设计两个入口的速度及温度均具有3个水平，设计正交实验。

参数列表如下所示。

正交实验设计得到的参数组合如下表所示。

3.2 查看参数

• 点击工具栏按钮Parametric → Initialize

• 弹出对话框点击Yes按钮创建工程elbow.flpj

• 可以勾选下图所示选项查看

参数设计树如下图所示。

当前参数如下图所示。

3.3 设计参数

• 点击工具栏按钮Parametric → Add Design Point添加设计点

• 如下图所示，添加8个设计点，并输入设计点中的参数值，勾选选项Write Data保存计算文件

• 点击按钮Update All进行计算

3.4 查看结果

计算完毕后设计表如下图所示

• 可以鼠标右键选择任何设计点，点击菜单Show下的子菜单查看计算信息

DP3的监测数据如下图所示。

• 点击按钮Export...将计算结果输出到csv文件

数据如下图所示。

• 可以点击下图中的按钮生成报告

• 点击按钮Comparision Plot → Create New创建Plots

• 设置Plot参数可以绘制一些图形

如下图显示不同设计点的出口平均温度值。

在案例文件路径下保存了所有的试验点数据。

• 在菜单File → Parametric Project下有参数文件操作子菜单，如下图所示。

可以将工程文件存储下来方便下次打开使用。

 

案例相关文件链接：https://pan.baidu.com/s/1ydVOIIPs2_HVrSOPv28Zkg?pwd=86zv提取码：86zv

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（完毕）