Fluent流動(dòng)的案例
Fluent專(zhuān)家-流動(dòng)-4 (機(jī)翼超音速流動(dòng))
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Fluent專(zhuān)家-流動(dòng)-4
(機(jī)翼超音速流動(dòng))
案例簡(jiǎn)介
機(jī)翼模型如下圖所示，其中周?chē)R赫數(shù)為0.8，攻角α=4°，通過(guò)fluent來(lái)分析機(jī)翼外流場(chǎng)情況。
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展開(kāi) 利用fluent對(duì)空氣在一個(gè)噴管內(nèi)的流動(dòng)做流場(chǎng)分析
下面我將利用fluent對(duì)空氣在一個(gè)噴管內(nèi)的流動(dòng)做流場(chǎng)分析，fluent用的是有限體積法來(lái)進(jìn)行計(jì)算仿真。
該噴管模型如下：這是一段縮放型噴管，空氣在壓力作用下從左端進(jìn)入噴管，從右端出來(lái)。進(jìn)口的壓力為1atm，出口的平均壓力為0.843atm。管直徑為40mm，長(zhǎng)度為160mm。
圖1 噴管示意圖
如上圖所示，空氣在一個(gè)大氣壓的作用下通過(guò)平均背壓為0.843atm的縮放型噴管。背壓是以正弦波的規(guī)律變化的，即
我要做的工作是在gambit中建立該噴管的二位模型，再利用fluent求解器計(jì)算噴管內(nèi)的不定常流動(dòng)。
首先，利用gambit建立二維噴管的計(jì)算模型。模型如下圖所示。由于噴管是對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，因此先建立上半部分的模型。
圖2 用gambit建立的噴管輪廓圖
建模完成以后，對(duì)各條邊進(jìn)行節(jié)點(diǎn)劃分。然后再創(chuàng)建結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格如下圖所示。
圖3 區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格圖
網(wǎng)格劃分完成以后，開(kāi)始設(shè)置邊界類(lèi)型。設(shè)置網(wǎng)格類(lèi)型包括以下幾個(gè)步驟：(1)確定進(jìn)口邊界類(lèi)型；(2)確定出口邊界類(lèi)型；(3)確定固壁邊界類(lèi)型；(4)定義對(duì)稱(chēng)面。
以上工作都完成以后，要輸出網(wǎng)格文件。輸出網(wǎng)格文件以后，再利用fluent進(jìn)行噴管內(nèi)流動(dòng)的仿真計(jì)算。
利用fluent進(jìn)行噴管內(nèi)流動(dòng)的仿真計(jì)算步驟如下：
(1)讀入網(wǎng)格文件，讀入網(wǎng)格文件以后，將會(huì)在信息反饋窗口顯示網(wǎng)格的有關(guān)信息，如果沒(méi)有錯(cuò)誤就可以繼續(xù)進(jìn)行，若有錯(cuò)誤，要重新設(shè)定gambit中的網(wǎng)格。
(2)下面再檢查網(wǎng)格，fluent將會(huì)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行各種檢查，并將結(jié)果在信息反饋窗口中顯示出來(lái)，其中要特別注意最小體積一項(xiàng)，要確保為正數(shù)，否則無(wú)法計(jì)算。
(3)檢查網(wǎng)格沒(méi)有問(wèn)題后，要顯示網(wǎng)格。由于顯示的網(wǎng)格圖形不是整體，而僅僅是圖形的一半。
展開(kāi) ANSYS Fluent 管內(nèi)相變化流動(dòng)實(shí)例 附ANSYS Fluent UDF Manual下載
本例針對(duì)應(yīng)用制作模型，通過(guò)ANSYS Fluent仿真軟件中多相流模塊VOF及Evaporation-Condensation來(lái)實(shí)現(xiàn)背景為空氣的液態(tài)水，受熱后形成水蒸氣的相變化過(guò)程。
模型如下。相變化為一瞬態(tài)仿真過(guò)程，我們啟動(dòng)ANSYS Fluent Transient選項(xiàng)及定義Gravitational Acceleration重力方向，并啟動(dòng)能量方程式Energy。
計(jì)算多相流動(dòng)，我們開(kāi)啟ANSYS Fluent中的多相流(Multiphase Model)模塊VOF，并采用Explicit。
Explicit實(shí)行Geo-Reconstruct離散方法，其特征如下：
網(wǎng)格質(zhì)量的要求較Implicit為高
考慮表面張力(Surface Tension)問(wèn)題時(shí)，較Implicit具備更高的準(zhǔn)確性
Explicit及Implicit皆可設(shè)置穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)計(jì)算，但考慮準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性，Explicit建議僅用于瞬態(tài)
提升穩(wěn)定性方面，Explicit時(shí)間步長(zhǎng)控制采Courant Number, CFL方法，穩(wěn)定性較Implicit高
CFL定義如下：
上述分子為前后時(shí)間步長(zhǎng)變化率，分母為網(wǎng)格大小與當(dāng)下速度的比值。也就是說(shuō)，設(shè)置的時(shí)間步長(zhǎng)越小，CFL會(huì)越小；單網(wǎng)格尺寸控制越小，CFL會(huì)越大；流動(dòng)變化速度越小，CFL則會(huì)越小。
默認(rèn)CFL限制為0.25，每次時(shí)間步長(zhǎng)迭代都會(huì)監(jiān)測(cè)當(dāng)下CFL的數(shù)值，在A(yíng)NSYS Fluent Console窗口中會(huì)顯示該數(shù)值。
展開(kāi) FLUENT三通內(nèi)水的流動(dòng)
啟動(dòng)FLUENT并導(dǎo)入網(wǎng)格
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開(kāi)始”→“所有程序”→ANSYS 18.2→Fluid Dynamics→Fluent 18.2命令，啟動(dòng)Fluent 14.5，進(jìn)入Fluent Launcher界面。
（2）在Fluent
Launcher界面中的Dimension中選擇3D，在Display Options中勾選Display Mesh After
Reading，Embed Graphics Windows和Workbench Color Scheme，單擊OK按鈕進(jìn)入FLUENT主界面。
（3）在FLUENT主界面中，單擊主菜單中File→Read→Mesh按鈕，彈出Select File（導(dǎo)入網(wǎng)格）對(duì)話(huà)框，選擇網(wǎng)格文件，單擊OK按鈕便可導(dǎo)入網(wǎng)格。
（4）導(dǎo)入網(wǎng)格后，在圖形顯示區(qū)將顯示幾何模型。
（5）單擊主菜單中Mesh→Check按鈕，檢查網(wǎng)格質(zhì)量，確保不存在負(fù)體積。
（6）單擊主菜單中Define→Units按鈕，彈出Set Units（設(shè)置單位）對(duì)話(huà)框。temperature單位選擇為C。
（7）單擊主菜單中File→Write→Case按鈕，彈出Select File（保存項(xiàng)目）對(duì)話(huà)框，在Case File中填入tee，單擊OK按鈕便可保存項(xiàng)目。
定義求解器
（1）單擊主菜單中Define→General按鈕，彈出General（總體模型設(shè)定）面板。在Solver中，Time類(lèi)型選擇Steady。
（2）單擊主菜單中Define→Operating Conditions按鈕，彈出Operating Conditions（操作條件）對(duì)話(huà)框。保持默認(rèn)設(shè)置，單擊OK按鈕確認(rèn)。
定義模型
（1）在主菜單中單擊Define→Models按鈕，彈出Models（模型設(shè)定）面板。
展開(kāi) 
FLUENT離心泵流動(dòng)模擬
（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項(xiàng)，即可在項(xiàng)目管理區(qū)創(chuàng)建分析項(xiàng)目A。
2 導(dǎo)入幾何體
（1）在A(yíng)2欄的Geometry上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時(shí)會(huì)彈出“打開(kāi)”對(duì)話(huà)框。
（2）在彈出的“打開(kāi)”對(duì)話(huà)框中選擇文件路徑，導(dǎo)入幾何體文件。
3 劃分網(wǎng)格
（1）雙擊A3欄Mesh項(xiàng)，進(jìn)入Meshing界面，在該界面下進(jìn)行模型的網(wǎng)格劃分。
（2）分別右鍵選擇泵體的出入口，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對(duì)話(huà)框，輸入名稱(chēng)inlet和outlet，單擊OK按鈕確認(rèn)。
（3）右鍵單擊模型樹(shù)中Mesh選項(xiàng)，依次選擇Mesh→Insert→Sizing。在Geometry中選擇計(jì)算域中泵體區(qū)域，在Element Size中輸入3e-3。
（4）設(shè)置網(wǎng)格尺寸為4e-03m，在Quality中，Smoothing選擇High。
（5）右鍵單擊模型樹(shù)中Mesh選項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項(xiàng)，開(kāi)始生成網(wǎng)格。
（6）網(wǎng)格劃分完成以后，單擊模型樹(shù)中Mesh項(xiàng)可以在圖形窗口中查看網(wǎng)格。
（7）執(zhí)行主菜單File→Close Meshing命令，退出網(wǎng)格劃分界面，返回到Workbench主界面。
（8）右鍵單擊Workbench界面中A3 Mesh項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Update項(xiàng)，完成網(wǎng)格數(shù)據(jù)往Fluent分析模塊中的傳遞。
4 定義模型
（1）單擊命令結(jié)構(gòu)樹(shù)中General按鈕，彈出General（總體模型設(shè)定）面板。
展開(kāi) FLUENT管內(nèi)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)
某噴射混合管，其中入口1流速為0.4m/s，溫度為293.15K，入口2流速為1.2m/s，溫度為313.15K，出口壓力為0Pa，請(qǐng)用ANSYS FLUENT求解出壓力與速度的分布云圖。
啟動(dòng)FLUENT并導(dǎo)入網(wǎng)格
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開(kāi)始”→“所有程序”→ANSYS 18.2→Fluid Dynamics→Fluent 18.2命令，啟動(dòng)Fluent，進(jìn)入Fluent Launcher界面。
（2）在Fluent
Launcher界面中的Dimension中選擇2D，在Display Options中勾選Display Mesh After
Reading，Embed Graphics Windows和Workbench Color Scheme，單擊OK按鈕進(jìn)入FLUENT主界面。
（3）在FLUENT主界面中，單擊主菜單中File→Read→Mesh按鈕，彈出Select File（導(dǎo)入網(wǎng)格）對(duì)話(huà)框，選擇相應(yīng)的網(wǎng)格文件，單擊OK按鈕便可導(dǎo)入網(wǎng)格。
（4）導(dǎo)入網(wǎng)格后，在圖形顯示區(qū)將顯示幾何模型。
（5）單擊主菜單中Mesh→Check按鈕，檢查網(wǎng)格質(zhì)量，確保不存在負(fù)體積。
（6）單擊主菜單中Mesh→Scale按鈕，彈出cale
Mesh（網(wǎng)格縮放）對(duì)話(huà)框。在Scaling中，選擇Convert Units，Mesh，Mesh Was Created
In選擇In，單擊Scale完成網(wǎng)格縮放，在View Length Unit In中選擇In。
（7）單擊主菜單中File→Write→Case按鈕，彈出Select File（保存項(xiàng)目）對(duì)話(huà)框，在Case File中填入Valve，單擊OK按鈕便可保存項(xiàng)目。
定義求解器
（1）單擊主菜單中Define→General按鈕，彈出General（總體模型設(shè)定）面板。
展開(kāi) FLuent 模擬多孔介質(zhì)流動(dòng)
10 Modeling-Flow-Through-Porous-Media.pdf
如文檔介紹
案例文件：
10 Modeling-Flow-Through-Porous-Media.zip
更多案例 正在整理
五十二、Fluent瞬態(tài)可壓縮流動(dòng)
可壓縮流動(dòng)概念</strong></p><p><br></p><p>對(duì)于部分易于壓縮的流體，如果計(jì)算域內(nèi)各處壓力變化很大則密度變化也很大。如Ma大于0.3，則密度變化不可忽略，屬可壓縮流動(dòng)。</p><p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZyicPH1DZ9AZuoFRAXjM5QicllYYB1LGxLRsmlVsOEBfSjtFdaGMzN7ic648ibUGicar0SNNCnH5AoX17gQ/640?wx_fmt=jpeg" width="100%"></p><p><br></p><p>可壓縮流動(dòng)按馬赫數(shù)大小可分為亞聲速流動(dòng)（Ma=0.3～0.8左右）、跨聲速流動(dòng)（Ma=0.8～1.2左右）、超聲速流動(dòng)(Ma=1.2～5.0左右)和高超聲速流動(dòng)（Ma>5.0）。</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZyicPH1DZ9AZuoFRAXjM5Qicllx4J1QWfpxdP3ESAO4M9QNKDicmPIOJeAYHhshtocv4zKs51KhBWthDw/640?wx_fmt=jpeg" width="100%"></p><p>一般Ma大于0.3就認(rèn)為流體屬于可壓縮流動(dòng)，Ma小于0.3屬于不可壓縮流動(dòng)。</p><p><br></p><p><strong>2. 模型描述</strong></p><p><br></p><p>模型為二維planar的噴嘴，噴嘴輪廓為正弦形狀，噴嘴入口高度0.2m，壓力為0.9atm；噴嘴出口壓力0.7369atm。
展開(kāi) fluent三角形截面管道氣體流動(dòng) ￥20
1. 仿真條件
2. 仿真結(jié)果(情形4)
基于FLUENT的某噴管內(nèi)氣液流動(dòng)
關(guān)鍵詞：FLUENT，噴管，VOF模型，計(jì)算流體力學(xué)，氣液流動(dòng)
噴管是一種通過(guò)改變管段內(nèi)壁的幾何形狀以加速氣體的裝置，使用FLUENT對(duì)某類(lèi)似噴管的裝置進(jìn)行氣液流動(dòng)數(shù)值模擬，可以直觀(guān)的看到裝置內(nèi)部氣液流動(dòng)情況和相分布，進(jìn)一步可以通過(guò)詳細(xì)的數(shù)值模擬可以對(duì)其進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)下的流場(chǎng)分析，探索更優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。
利用FLUENT軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，首先建立三維模型，為便于數(shù)值計(jì)算，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化。網(wǎng)格劃分時(shí)對(duì)其施加一定的控制（如曲率和偏度）以提高網(wǎng)格質(zhì)量，綜合得到網(wǎng)格質(zhì)量大于0.3，認(rèn)為網(wǎng)格質(zhì)量滿(mǎn)足仿真需求。為了提高仿真精度，對(duì)模型的局部網(wǎng)格進(jìn)行了加密處理。隨后設(shè)置了仿真參數(shù)，以空氣和水作為流體介質(zhì)，即確定了流體密度、粘度等參數(shù)。多相流模型使用Mixture模型，求解方式選用Coupled，選用二階迎風(fēng)格式，松弛因子默認(rèn)。采用SST k-omega湍流模型來(lái)描述流體的湍流特性。后續(xù)可以通過(guò)改變操作參數(shù)對(duì)其進(jìn)行更為細(xì)致的數(shù)值模擬，以進(jìn)一步探究其流場(chǎng)分布。幾何模型如圖1所示，網(wǎng)格劃分如圖2所示。
圖1幾何模型
圖2網(wǎng)格劃分
噴管初始相分布如圖3所示，數(shù)值模擬過(guò)程中給定入口流速，噴管吸入氣體，初始?jí)毫Ψ植既鐖D4所示。
圖3初始相分布
圖4初始?jí)毫Ψ植?計(jì)算迭代2000步時(shí)，噴管內(nèi)云圖顯示相分布如圖5所示，流線(xiàn)顯示相分布跡線(xiàn)分布如圖6所示。
圖5云圖顯示相分布
圖6 流線(xiàn)顯示相分布
圖7跡線(xiàn)分布
最后，有相關(guān)需求歡迎通過(guò)公眾號(hào)“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)。
展開(kāi) 波紋管湍流流動(dòng)FLUENT仿真 ￥299
波紋管結(jié)構(gòu)是熱交換器設(shè)備的常用組件，波紋管湍流模擬需要有特殊的網(wǎng)格處理方式。本算例以周期邊界算法為基礎(chǔ)，驗(yàn)證波紋管湍流仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比。
模型主要邊界條件
模型網(wǎng)格
仿真結(jié)果，流線(xiàn)圖
與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，x方向速度
Fluent專(zhuān)家-流動(dòng)-3 (圓柱繞流)
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(圓柱繞流)
案例簡(jiǎn)介
模型如下圖所示，其中來(lái)流流速為1m/s，我們通過(guò)fluent來(lái)分析圓柱外流場(chǎng)情況。
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FLUENT波紋管內(nèi)傳熱流動(dòng)模擬
（7）右鍵單擊Workbench界面中A3 Mesh項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Update項(xiàng)，完成網(wǎng)格數(shù)據(jù)往Fluent分析模塊中的傳遞。
4 定義模型
（1）雙擊A4欄Setup項(xiàng)，打開(kāi)Fluent Launcher對(duì)話(huà)框，單擊OK按鈕進(jìn)入FLUENT界面。
（2）單擊命令結(jié)構(gòu)樹(shù)中General按鈕，彈出General（總體模型設(shè)定）面板。在SolverTime中選擇Steady，勾選Gravity，在Y中填入-9.81m/s2。
（3）在模型設(shè)定面板Models中雙擊Energy按鈕，彈出Energy（能量模型）對(duì)話(huà)框，勾選Energy Equation，單擊OK按鈕確認(rèn)并關(guān)閉對(duì)話(huà)框。
5 設(shè)置材料
（1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，彈出Create/Edit Materials（材料）對(duì)話(huà)框。單擊Fluent Database按鈕彈出Fluent Database Materials對(duì)話(huà)框，選擇water liquid單擊Copy按鈕確認(rèn)。
（2）同（1），選擇固體材料鐵。
6 設(shè)置操作條件
（1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Zones→Cell Zone Conditions面板。設(shè)置管道材料為鐵，內(nèi)部流體材料為水。
7 邊界條件
（1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按鈕啟動(dòng)的邊界條件面板。
（2）在邊界條件面板中，雙擊設(shè)置inlet，Velocity Magnitude填入0.001，單擊OK按鈕確認(rèn)退出。
展開(kāi) FLUENT收斂型噴嘴內(nèi)不可壓縮流動(dòng)模擬
它們通常用于改變（增加）流體流動(dòng)的速度。噴嘴的核心是質(zhì)量守恒和動(dòng)量守恒。
對(duì)于密度恒定的不可壓縮流，質(zhì)量守恒規(guī)定流體的速度與噴嘴的橫截面積成反比。這意味著，隨著噴嘴橫截面積的減小，流體的速度增加。如果我們進(jìn)一步假設(shè)流體的粘度可以忽略不計(jì)，即流動(dòng)是無(wú)粘的，那么線(xiàn)動(dòng)量守恒就簡(jiǎn)化為著名的伯努利方程。本例的目的是了解守恒定律在確定通過(guò)收斂噴嘴的不可壓縮空氣流物理過(guò)程中的作用。
1、啟動(dòng)FLUENT并導(dǎo)入網(wǎng)格
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開(kāi)始”→“所有程序”→ANSYS 2021 R1→Fluid Dynamics→Fluent 2021 R1命令，啟動(dòng)Fluent 2021 R1。
（2）單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導(dǎo)入.msh網(wǎng)格文件。
2、定義模型
單擊命令結(jié)構(gòu)樹(shù)中General按鈕，彈出General（總體模型設(shè)定）面板，在Solver中Time選擇Steady，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算，2D Space選擇Axisymmetric。
3、設(shè)置邊界條件
（1）在邊界條件面板中，雙擊inlet彈出邊界條件設(shè)置對(duì)話(huà)框。Velocity Magnitude輸入10，單擊OK按鈕確認(rèn)退出。
（2）雙擊outlet彈出邊界條件設(shè)置對(duì)話(huà)框。保持默認(rèn)值，單擊OK按鈕確認(rèn)退出。
4、初始條件
單擊主菜單中Solution→Initialization按鈕，彈出Solution Initialization（初始化設(shè)置）面板。
Initialization Methods中選擇Hybrid Initialization，單擊Initialize按鈕進(jìn)行初始化。
展開(kāi) FLUENT縮擴(kuò)噴嘴超音速流動(dòng)模擬
本教程演示了二維縮擴(kuò)噴嘴超音速流動(dòng)問(wèn)題的設(shè)置和求解。
1 啟動(dòng)Workbench并建立分析項(xiàng)目
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開(kāi)始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動(dòng)Workbench 19.2，進(jìn)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(xiàng)，即可在項(xiàng)目管理區(qū)創(chuàng)建分析項(xiàng)目A。
2 導(dǎo)入幾何體
（1）在A(yíng)2欄的Geometry上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時(shí)會(huì)彈出“打開(kāi)”對(duì)話(huà)框。
（2）在彈出的“打開(kāi)”對(duì)話(huà)框中選擇文件路徑，導(dǎo)入cad幾何體文件。
3 劃分網(wǎng)格
（1）雙擊A3欄Mesh項(xiàng)，進(jìn)入Meshing界面，在該界面下進(jìn)行模型的網(wǎng)格劃分。
（2）右鍵模型入口和出口邊界，分別輸入名稱(chēng)inlet和outlet，單擊OK按鈕確認(rèn)。
（3）設(shè)置網(wǎng)格尺寸為0.1m。
（4）右鍵單擊模型樹(shù)中Mesh選項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項(xiàng)，開(kāi)始生成網(wǎng)格。
（5）網(wǎng)格劃分完成以后，單擊模型樹(shù)中Mesh項(xiàng)可以在圖形窗口中查看網(wǎng)格。
（6）執(zhí)行主菜單File→Close Meshing命令，退出網(wǎng)格劃分界面，返回到Workbench主界面。
（7）右鍵單擊Workbench界面中A3 Mesh項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Update項(xiàng)，完成網(wǎng)格數(shù)據(jù)往Fluent分析模塊中的傳遞。
4 定義模型
（1）雙擊A4欄Setup項(xiàng)，打開(kāi)Fluent Launcher對(duì)話(huà)框，單擊OK按鈕進(jìn)入FLUENT界面。
展開(kāi) 