Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)

本案例對管道球閥開啟與關閉的過程展開了仿真計算。主要涉及到網格旋轉。計算模型十分簡單,通過對該案例的學習與掌握,后續可以對相關球閥的參數化計算進行仿真。

1 workbench 設置

本案例的計算模塊如下圖所示:

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖1

2 SCDM 設置

2.1 導入幾何

依據相關文獻,對幾何模型進行建立,其中管道為wall,球閥與管道的接觸面為interface,具體的邊界條件和幾何尺寸如下圖所示:

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖2

2.2 網格設置

采用Fluent meshing進行網格劃分,對交界面附近網格進行加密,具體的網格劃分如下圖所示:

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖3

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖4

3 FLUENT 設置

3.1 General設置與網格導入

首先導入網格,因為是球閥開啟與關閉過程的仿真,因此需要開始瞬態,具體設置如下圖所示。

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖5

3.2 模型設置

此處對模型進行設置,首先對湍流模型進行設置,選擇SSTkw作為計算模型,具體設置如下圖所示:

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖6

3.3 材料設置

此處對材料進行設置,此處需要添加water作為流體材料,具體設置如下圖所示: 

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖7

3.4 交界面設置

此處選擇自動創建即可,具體設置如下圖所示:

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖8

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖9

3.5 邊界條件設置

首先需要添加表達式,對球閥開啟與關閉過程進行公式設計,具體的球閥運動公式如下圖所示:

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖10

 選擇球閥所在流體域,勾選網格運動,并將表達式添加到旋轉速度處,選擇Y軸為旋轉軸,具體設置如下圖所示:

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖11

對速度入口進行設置,選擇入口速度為2m/s,具體設置如下圖:

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖12

3.6 初始化設置

首先進行標準初始化設置,具體設置如下圖: 

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖13

3.7 計算設置

此處進行的計算設置如下:

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖14

4 后處理結果

4.1 后處理結果

對球閥關閉與開啟過程仿真的計算結果進行可視化處理,管道中的速度結果云圖如下圖所示:

Fluent 球閥關閉與開啟過程仿真(一)的圖15

球閥關閉與開啟過程云圖動畫結果如下圖所示:

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