【小白的CFD之旅】10 敲门实例

按黄师姐的说法，做好第一个案例很重要。第一个案例既可以帮助理解CFD的工作流程，还可以帮助熟悉软件的操作界面。
黄师姐推荐的入门案例来自于ANSYS官方提供的培训教程，是一个关于交叉管内流动混合的案例，涉及到流动及传热。

1.问题描述
2.案例目的
2.FLUENT设置
2.1 导入网格
2.2 General设置
2.3 Models设置
郑重申明

1.问题描述

两个异径管道相交，分别流入不同温度的介质，利用FLUENT求解介质混合后的状态。

2.案例目的

案例包含了利用FLUENT进行仿真计算的基本步骤。通过本案例可以学习的内容包括：

• 读入计算网格
• 选择并设置流体介质属性
• 定义计算边界条件
• 设置计算监测
• 进行仿真计算
• 计算后处理

2.FLUENT设置

2.1 导入网格

案例中并没有包括几何模型创建及网格划分过程，因此案例从网格导入开始。

• 启动FLUENT，启动面板中进行如图所示设置。
  • Dimension：选择3D
  • Working Directory：选择设置案例工作路径
    
• Fluent启动后，导入网格文件
  • 利用菜单File|Read|Mesh…，在弹出的文件选择对话框中选择网格文件Mixing_tee.msh，选择OK按钮确认选择
    

2.2 General设置

选择模型树节点General后，在其右侧会显示出General节点的设置面板，如图所示。

图中包含的按钮及选项：

• Scale：缩放网格尺寸
• Check：检查网格
• Report Quality：报告网格质量
• Diaplay：显示网格
• Type
  • Pressure-Based：采用压力基求解器
  • Density-Based：采用密度基求解器
• Velocity Formulation
  • Absolute：绝对速度
  • Relative：相对速度
• Time
  • Steady：采用稳态计算
  • Transient：采用瞬态计算
• Gravity：设置重力加速度
• Units：设置单位

• 1.Display
  导入网格后网格并不直接显示在图形窗口中，此时可通过树形节点General中的设置面板中Dispaly按钮显示计算网格
  

• 2.模型Scale
  选择模型树节点General，之后选择参数面板中的Scale…按钮，在弹出的对话框中检查计算域尺寸。如图所示。

  查看图中的Domain Extents，观察计算域尺寸与要模拟的计算空间尺寸是否吻合，若不吻合的话，需要通过设置缩放因子对网格进行缩放。

• 3.Check网格
  点击Check按钮，软件自动检查网格并在文本窗口中显示网格信息，包含计算域尺寸、网格体积统计、网格面统计等。如图所示。

  比较重要的参数为minimum Volume，确保该参数值为正值。建议在读入网格之后及网格缩放之后进行网格检查工作

• 4.Report Quality
  点击此按钮输出网格质量信息。如图所示。根据网格形状的不同，FLUENT输出的网格质量评价指标也不相同。对于本案例，FLUENT输出了三个参数：
  • Minimum Orthogonal Quality：最小正交质量
  • Max Ortho Skew：最大正交歪斜率
  • Maximum Aspect Ratio：最大长宽比

最小正交质量值范围为0~1，最差为0，最好为1，一般情况下要求网格最小正交质量大于0.2；最大歪斜率取值0~1，越小越好。

• 5.采用Pressure-Based求解器
• 6.使用Absolute速度格式
• 7.采用Steady稳态计算
• 8.设置Units
  默认温度单位为K，这里为方便起见设置温度单位为℃。选择按钮Units..打开单位设置面板。如图所示，选择Quantities列表项temperature，在右侧列表框中选择单位为c。完毕后点击Close关闭对话框。
  

  不管使用何种单位，FLUENT在求解时始终使用国际单位制，这里设置单位只是为了前处理设置方便。

2.3 Models设置

模型树节点Models用于选择并设置计算过程中所涉及的物理模型。如图所示。

FLUENT提供的计算模型包括：

• Multiphase：多相流模型，用于模拟多相流现象。
• Energy：能量模型。当计算涉及到传热时需要激活能量模型。
• Viscous：粘性模型。如考虑湍流时需要在粘性模型中进行设置
• Radiation：辐射模型。当计算域中存在大的温差需要考虑辐射效应时需要激活此模型
• Heat Exchanger：热交换器。在计算域中构造换热器模型
• Species：组分模型。当需要模拟组分扩散或化学反应时需要设置此模型
• Discrete Phase：离散相模型。模拟计算域中的稀薄颗粒运动轨迹
• Solidification & Melting：凝固融化模型，模拟材料固液相变
• Acoustics：气动声学计算
• Eulerian Wall Film：欧拉液膜模型
• Electric Potential：电势模型

本案例中涉及到传热及湍流，因此需要激活Energy及Viscous模型。

• Energy模型设置
  Energy模型不需要设置任何参数，只需要激活即可。
  
• Viscous模型设置
  激活Viscous后，选择k-epsilon模型，在子模型选项中选择Realizable，如图所示。
  

注：由于案例较长，因此将其拆散为多篇

郑重申明

• 本系列根据真实经历改编，如有雷同实属巧合，请勿人肉
• 转载请务必保证文字完整

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