FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬

本教程將通過一個完整的三維計算流體動力學模擬過程,模擬管道內固體顆粒沖刷腐蝕模擬問題。

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖1

 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 19.2→Workbench命令,啟動Workbench 19.2,進入ANSYS Workbench 19.2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管道內沖刷腐蝕模擬的圖2

 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。

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖3

 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)依次右鍵選擇模型入口邊界和出口邊界,在彈出快捷菜單中選擇Create Named Selection,彈出Selection Name對話框,輸入名稱inlet和outlet,單擊OK按鈕確認。

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖4

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖5

(3)右鍵單擊模型樹中Mesh選項,依次選擇Mesh→Insert→Inflation。boundary選擇管道壁面,在Maximum Layers中輸入5。

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖6

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖7

(5)網格參數設置,在Assembly Meshing中,Method選擇CutCell,在Sizing中,Max Size填入6.91E-03,Curvature Min Size填入3e-03在Quality中,Smoothing選擇High。

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖8

(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管道內沖刷腐蝕模擬的圖9

(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,單擊Copy按鈕確認。

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖10

 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Steady。

(2)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Standard k-epsilon(2eqn),單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖11

(3)在模型設定面板Models中雙擊Discrete Phase按鈕,彈出Discrete Phase Model(離散相模型)對話框,勾選Interaction with Continuous Phase,Max. Number of Steps中填入2500。

在Physical Models選項卡中,選擇Erosion/Accretion。

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖12

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖13

(4)在Discrete Phase Model對話框中,單擊Injections按鈕,彈出Injections對話框,單擊Create按鈕彈出Set Injection Properties對話框。

Injection Type選擇surface,Release From Surfacs選擇inlet,勾選Inject Using Face Normal Direction。

在Discrete Phase Model對話框中,單擊OK按鈕確認并關閉對話框。。

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖14

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖15

 6     設置邊界條件 

(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inlet彈出邊界條件設置對話框。Velocity Magnitude輸入0.8,單擊OK按鈕確認退出。

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖16

 7     初始條件 

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

Initialization Methods中選擇Hybrid Initialization,單擊Initialize按鈕進行初始化。

 8     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Number of Iterations中輸入1000,單擊Calculate開始計算。

(2)計算收斂完成后,單擊單擊主菜單中File→Close Fluent按鈕退出FLUENT界面。

 9     結果后處理 

(1)雙擊C4欄Results項,進入CFD-Post界面。

(2)單擊任務欄中 (云圖)按鈕,彈出Insert Contour(創建云圖)對話框。輸入云圖名稱為“erosion”,單擊OK按鈕進入云圖設定面板。

(3)在Geometry(幾何)選項卡中Locations選擇wall document,Variable選擇Dpm Erosion Rate Finnie,單擊Apply按鈕創建腐蝕速率云圖。

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖17

FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬的圖18

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