FLUENT煮元宵模擬


本教程演示了動網格和多相流問題的設置和求解。

這篇是別人做的很有意思的一個案例,大家可以試著復現,后期我也會將自己完整復現的過程發出。

 1   啟動Workbench并建立分析項目 

(1)在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 2020→Workbench命令,啟動Workbench 2020,進入ANSYS Workbench 2020界面。

(2)雙擊主界面Toolbox(工具箱)中的Analysis systems→Fluid Flow(Fluent)選項,即可在項目管理區創建分析項目A。

FLUENT煮元宵模擬的圖1

 2   導入幾何體 

(1)在A2欄的Geometry上單擊鼠標右鍵,在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令,此時會彈出“打開”對話框。

(2)在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑,導入幾何體文件。

 3   劃分網格 

(1)雙擊A3欄Mesh項,進入Meshing界面,在該界面下進行模型的網格劃分。

(2)右鍵殼體入口平面,在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection,輸入名稱heater,ball和top,單擊OK按鈕確認。

FLUENT煮元宵模擬的圖2

(3)右鍵單擊模型樹中Mesh選項,依次選擇Mesh→Insert→Method。MEthod選擇MultiZone。

FLUENT煮元宵模擬的圖3

FLUENT煮元宵模擬的圖4

(4)右鍵單擊模型樹中Mesh選項,依次選擇Mesh→Insert→Sizing。Type選擇Body of Influence,Element size填入5mm

FLUENT煮元宵模擬的圖5

FLUENT煮元宵模擬的圖6

(5)網格參數設置,在Element Size中輸入10mm,在Quality中,Smoothing選擇High。

(6)右鍵單擊模型樹中Mesh選項,選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項,開始生成網格。

(7)網格劃分完成以后,單擊模型樹中Mesh項可以在圖形窗口中查看網格。

FLUENT煮元宵模擬的圖7

(8)執行主菜單File→Close Meshing命令,退出網格劃分界面,返回到Workbench主界面。

(9)右鍵單擊Workbench界面中A3 Mesh項,選擇快捷菜單中的Update項,完成網格數據往Fluent分析模塊中的傳遞。

 4   設置材料 

(1)雙擊A4欄Setup項,打開Fluent Launcher對話框,單擊OK按鈕進入FLUENT界面。

(2)單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit,彈出Create/Edit Materials(材料)對話框。單擊Fluent Database按鈕彈出Fluent Database Materials對話框,選擇water-liquid和water-vapor單擊Copy按鈕確認。

FLUENT煮元宵模擬的圖8

 5   定義模型 

(1)單擊命令結構樹中General按鈕,彈出General(總體模型設定)面板。在SolverTime中選擇Transient,勾選Gravity,在Z中填入-9.81m/s2。

(2)在模型設定面板Models中雙擊Energy按鈕,彈出Energy(能量模型)對話框,勾選Energy Equation,單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

FLUENT煮元宵模擬的圖9

(3)在模型設定面板Models中雙擊Viscous按鈕,彈出Viscous Model(湍流模型)對話框,在Model中選擇RNG k-epsilon(2eqn),在Near-Wall Treatment中選擇Scalable Wall Functions,單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

FLUENT煮元宵模擬的圖10

(4)在模型設定面板Models中雙擊Multiphase按鈕,彈出Multiphase Model(多相流模型)對話框,選擇Mixture,Number of Eulerian Phases填入3,單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

FLUENT煮元宵模擬的圖11

(5)在模型設定面板Models中雙擊Multiphase下的Phases按鈕,彈出Phase(多相流設置)對話框,在Phase-1對話框中,Phase Material選擇air,在Phase-2對話框中,Phase Material選擇water-liquid和water-vapor,單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

FLUENT煮元宵模擬的圖12

(6)在Phase設定對話框中,雙擊Interaction按鈕,彈出Phase Interaction對話框,在Mass選項卡中,Number of Mass Transfer Mechanisms選擇1,在Mechanism中選擇evaporation-condensation,單擊Edit按鈕進入evaporation-condensation model對話框,Saturation Temperature填入100,Evaporation Frequency填入0.2,Condensation Frequency填入0.1,單擊OK按鈕確認。

FLUENT煮元宵模擬的圖13

FLUENT煮元宵模擬的圖14

 6   設置動網格 

(1)雙擊Dynamic Mesh按鈕,彈出Dynamic Mesh面板,勾選Dynamic Mesh,Mesh Methods中的Smoothing和Remeshing,單擊Settings按鈕彈出Mesh Method Settings對話框,設置Smoothing和Remeshing參數。

FLUENT煮元宵模擬的圖15

FLUENT煮元宵模擬的圖16

FLUENT煮元宵模擬的圖17

FLUENT煮元宵模擬的圖18

(2)在Dynamic Mesh面板,options中勾選Six DOF,單擊Settings按鈕彈出options對話框,分別創建兩個Six DOF模型。

FLUENT煮元宵模擬的圖19

FLUENT煮元宵模擬的圖20

(3)在Dynamic Mesh Zones中設置小球的動網格區域。

FLUENT煮元宵模擬的圖21

 7   邊界條件 

(1)單擊主菜單中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按鈕啟動的邊界條件面板。

(2)在邊界條件面板中,雙擊heater,Temperature輸入800,單擊OK按鈕確認退出。

FLUENT煮元宵模擬的圖22

(3)雙擊top,Temperature輸入110,單擊OK按鈕確認退出。

FLUENT煮元宵模擬的圖23

 8   初始條件 
(1)單擊主菜單中Solve→Initialization按鈕,彈出Solution Initialization(初始化設置)面板。

Initialization Methods中選擇Standard Initialization,Compute from選擇heater,單擊Initialize按鈕進行初始化。

(2)單擊主菜單中Domain→Adapt→Refine按鈕,彈出Adaption Controls對話框,單擊Cell Registers→New→Region按鈕,彈出Region Register對話框,設置水區域。

FLUENT煮元宵模擬的圖24

(3)在Solution Initialization(初始化設置)面板中,單擊Patch按鈕,彈出Patch對話框,在Zone to Patch中選擇新建立的水區域,Variable中選擇Volume Fraction,在Value中填入0,單擊Patch按鈕。

FLUENT煮元宵模擬的圖25

(4)同步驟(3),設置Temperature為98。

FLUENT煮元宵模擬的圖26

 9   計算求解 

(1)單擊主菜單中Solve→Run Calculation按鈕,彈出Run Calculation(運行計算)面板。

在Time Step Size填入0.01,Number of Iterations中輸入2000,單擊Calculate開始計算。

 10   結果后處理 

(1)雙擊A6欄Results項,進入CFD-Post界面。

(2)顯示水相體積百分數等值面圖

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