Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)


本案例利用Fluent中的VOF模型和重疊網格技術,對水平圓柱以恒定速度入水問題進行了仿真計算。

以miao實驗為例,展開砰擊系數的計算。該案例僅作簡單介紹,后續可以運用到小球自由落體入水、船舶出入水、水上飛機出入水等多種案例的計算。

1 workbench 設置

1.1 選擇以下三個模塊進行流體計算

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖1

2 SCDM 設置

2.1 導入幾何

依據相關實驗進行幾何劃分,具體尺寸如下圖。

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖2

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖3Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖4

3 FLUENT 設置

3.1 General設置

由于是瞬態態求解問題,此處設置為穩態計算模式。并開啟相關的重力選項。

3.2 網格導入

由于運用了重疊網格技術,因此導入方式有所不同。

首先導入背景網格,其次導入前景網格,前景網格導入方式如下圖。

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖5

3.3 材料定義

本案例模擬圓柱入水,因此選擇的材料為水。

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖6

3.4 模型設置

并開啟VOF多相流模型。VOF模型設置如下,并開啟表面張力,水的表面張力系數定義為常數0.072。

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖7

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖8

湍流模型選擇k-e模型。

3.5 圓柱運動設置

對前景網格進行運動設置,采用網格運動的方式,本案例以實驗中的0.5124m/s展開計算。具體的輸入如下圖所示。

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖9

3.6 邊界條件設置

此處進行邊界條件設置,上邊界設置為壓力出口,下邊界設置為速度進口。前景網格外邊界設置為overset邊界。

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖10

3.7 初始化設置

首先進行初始化設置,此處采用標準初始化,相2的體積分數設置為1。

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖11

然后進行局部初始化設置,局部初始化前對水域進行網格標記,標記方式如下圖。

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖12

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖13

標記成功后進行局部初始化的設置。

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖14

3.8 計算設置

進行初始化后,設置時間步長0.0001,計算步5000步。

開啟抨擊力監測,對圓柱入水抨擊系數展開監測。

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖15

3.9 后處理設置

對計算完成后的圓柱恒定速度入水動畫進行繪制。

Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水(一)的圖16
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