Fluent空氣流動的案例
利用fluent對空氣在一個噴管內的流動做流場分析
下面我將利用fluent對空氣在一個噴管內的流動做流場分析，fluent用的是有限體積法來進行計算仿真。
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入噴管，從右端出來。進口的壓力為1atm，出口的平均壓力為0.843atm。管直徑為40mm，長度為160mm。
圖1 噴管示意圖
如上圖所示，空氣在一個大氣壓的作用下通過平均背壓為0.843atm的縮放型噴管。背壓是以正弦波的規律變化的，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求解器計算噴管內的不定常流動。
首先，利用gambit建立二維噴管的計算模型。模型如下圖所示。由于噴管是對稱結構，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，對各條邊進行節點劃分。然后再創建結構化網格。創建的結構化網格如下圖所示。
圖3 區域內的網格圖
網格劃分完成以后，開始設置邊界類型。設置網格類型包括以下幾個步驟：(1)確定進口邊界類型；(2)確定出口邊界類型；(3)確定固壁邊界類型；(4)定義對稱面。
以上工作都完成以后，要輸出網格文件。輸出網格文件以后，再利用fluent進行噴管內流動的仿真計算。
利用fluent進行噴管內流動的仿真計算步驟如下：
(1)讀入網格文件，讀入網格文件以后，將會在信息反饋窗口顯示網格的有關信息，如果沒有錯誤就可以繼續進行，若有錯誤，要重新設定gambit中的網格。
(2)下面再檢查網格，fluent將會對網格進行各種檢查，并將結果在信息反饋窗口中顯示出來，其中要特別注意最小體積一項，要確保為正數，否則無法計算。
(3)檢查網格沒有問題后，要顯示網格。由于顯示的網格圖形不是整體，而僅僅是圖形的一半。
展開 【Pyrosim案例】01：空氣流動
本案例計算域中包含一個空氣入口，一個環境出口。
案例主要演示以下內容：
創建Vents
增加切面以顯示流速
后處理操作
02 計算建模
2.1 選擇單位
利用菜單View →Units →| SI，選擇米制國際單位。
2.2 創建網格
利用菜單 Model → Edit Meshes，點擊New按鈕，采用默認名稱。
采用圖中參數，創建10x10x10的計算域，網格數量20x20x20，點擊OK按鈕確認操作。
2.3 創建Supply面
Pyrosim中的Supply面相當于CFD中的Inlet面。
點擊菜單Model→Edit Surfaces，在彈出的對話框中選擇按鈕New，輸入名稱Air Supply
Surface Type選擇類型Supply
點擊OK按鈕創建面。
在參數設置對話框中的Air Flow標簽頁下，設置Specify Velocity為1m/s。如下圖所示。
切換至Particle Injection標簽頁，激活選項Emit Particles，并設置Insertion Interval，設置其值為1 s，如圖所示。
2.4 創建進口Vent
利用菜單Model → New Vent，在彈出的對話框General標簽頁中設置ID為Inlet，設置Surface為Air Supply
切換至Geometry標簽頁中，如下圖所示進行設置。點擊OK按鈕確認操作。
展開 氣流在房間內的流動 空氣齡計算 ￥20
房間內的氣流流動，考慮人體散熱，可以考慮顆粒物運動
民機沖壓空氣系統流動特性仿真研究
由于空調系統初級和次級換熱器同處一個流道且截面積相同，同時空氣準備系統初級換熱器和次級換熱器也同處一個流道且截面積相同，因此空調系統初級換熱器與次級換熱器通過的流量一致，空氣準備系統初級換熱器與次級換熱器通過的流量也一致。根據計算得出的流經不同換熱器的沖壓空氣流量，對比各系統換熱器散熱量要求，可以得出目前沖壓空氣流道設計可以滿足各用戶系統的需求。
不同飛行階段下各換熱器的流量分配結果
6
研究結論
1) 采用多孔介質模型等效替代了具有復雜幾何結構的換熱器部件，采用虛擬風扇域替代了實際風扇的動態運動特性。
2) 通過三維穩態數值模型針對沖壓空氣系統實現了全流道氣動特性計算，考慮了機外空氣流動和管道內空氣流動的耦合作用。
3) 獲得了空中和地面不同運行狀態下沖壓空氣流動壓力分布結果，以及不同飛行階段下各換熱器的流量分配結果。
展開 
Fluent專家-流動-4 (機翼超音速流動)
ywj.rar
wb.rar
Fluent專家-流動-4
(機翼超音速流動)
案例簡介
機翼模型如下圖所示，其中周圍馬赫數為0.8，攻角α=4°，通過fluent來分析機翼外流場情況。
教學視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10273
教學視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10273
教學視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10273
展開 【OpenFOAM算例】低速空氣繞流整周渦輪葉片流動模擬
OpenOFAM高級算例：
（本算例可以在EasyCAE云仿真平臺中實現哦）
前處理設置：
模擬類型：穩態
湍流模型：kOmegaSST模型
初場條件：
進口給定進口固定速度10m/s；出口給定固定壓力0pa。
壁面湍動能k、湍流時間尺度 omega給定壁面函數。
離散格式：
時間格式：穩態
梯度格式：高斯線性
散度格式：nueff*dev(T(grad(U)))為高斯線性格式，其他項為有界高斯迎風格式
拉普拉斯格式：高斯線性修正
插值格式：線性
面梯度格式：無
通量修正：p
數值求解器：
p：求解器：GAMG
光順器：GaussSeidel
U/k/omega：
求解器：PBiCG
預測器：DILU
通量(phi)：
求解器：GAMG
光順器：GaussSeidel
勢流(potentialFlow)：nNonOrthogonalCorrectors 10；
(通量phi和勢流是用于求解一個初場，以便后面求解的收斂，不然會發散)
SIMPLE算法：nNonOrthogonalCorrectors：1
松弛因子：
壓力場p：0.3
方程U/k/omega：0.7
更多優質案例，請關注公眾號：EASYCAE云計算平臺
展開 螺旋管流動沸騰冷卻與空氣冷卻相結合的鋰離子電池熱管理
這種冷卻方法是通過纏繞在電池上的半螺旋管進行流動沸騰冷卻和通過電池中的氣流進行空氣冷卻的冷卻方法相結合的。使用控制體積技術進行數值模擬，用于模擬流動沸騰區域的模型是歐拉-歐拉多相模型。研究結果表明，所提出的組合冷卻方法有助于更好的電池組熱管理。由于恒定溫度下的汽化潛熱，螺旋管內發生流動沸騰有助于去除大量熱量，并且電池與沸騰流體接觸的部分的電池溫度幾乎保持恒定。沸騰流體質量通量的增加和入口空氣速度降低了電池組內電池的最高溫度。此外，通過減小沸騰流體的入口過冷度，降低了電池的溫度，并且電池組中不同排的電池之間的溫差受空氣入口速度的影響較小。研究成果以“Combination of flow boiling cooling by taking advantage of helical pipes and air cooling for thermal management of lithium-ion batteries”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
展開 ANSYS Fluent 管內相變化流動實例 附ANSYS Fluent UDF Manual下載
本例針對應用制作模型，通過ANSYS Fluent仿真軟件中多相流模塊VOF及Evaporation-Condensation來實現背景為空氣的液態水，受熱后形成水蒸氣的相變化過程。
模型如下。相變化為一瞬態仿真過程，我們啟動ANSYS Fluent Transient選項及定義Gravitational Acceleration重力方向，并啟動能量方程式Energy。
計算多相流動，我們開啟ANSYS Fluent中的多相流(Multiphase Model)模塊VOF，并采用Explicit。
Explicit實行Geo-Reconstruct離散方法，其特征如下：
網格質量的要求較Implicit為高
考慮表面張力(Surface Tension)問題時，較Implicit具備更高的準確性
Explicit及Implicit皆可設置穩態及瞬態計算，但考慮準確度及穩定性，Explicit建議僅用于瞬態
提升穩定性方面，Explicit時間步長控制采Courant Number, CFL方法，穩定性較Implicit高
CFL定義如下：
上述分子為前后時間步長變化率，分母為網格大小與當下速度的比值。也就是說，設置的時間步長越小，CFL會越小；單網格尺寸控制越小，CFL會越大；流動變化速度越小，CFL則會越小。
默認CFL限制為0.25，每次時間步長迭代都會監測當下CFL的數值，在ANSYS Fluent Console窗口中會顯示該數值。
展開 FLUENT三通內水的流動
啟動FLUENT并導入網格
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 18.2→Fluid Dynamics→Fluent 18.2命令，啟動Fluent 14.5，進入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（導入網格）對話框，選擇網格文件，單擊OK按鈕便可導入網格。
（4）導入網格后，在圖形顯示區將顯示幾何模型。
（5）單擊主菜單中Mesh→Check按鈕，檢查網格質量，確保不存在負體積。
（6）單擊主菜單中Define→Units按鈕，彈出Set Units（設置單位）對話框。temperature單位選擇為C。
（7）單擊主菜單中File→Write→Case按鈕，彈出Select File（保存項目）對話框，在Case File中填入tee，單擊OK按鈕便可保存項目。
定義求解器
（1）單擊主菜單中Define→General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板。在Solver中，Time類型選擇Steady。
（2）單擊主菜單中Define→Operating Conditions按鈕，彈出Operating Conditions（操作條件）對話框。保持默認設置，單擊OK按鈕確認。
定義模型
（1）在主菜單中單擊Define→Models按鈕，彈出Models（模型設定）面板。
展開 FLUENT離心泵流動模擬
（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。
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）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對話框，輸入名稱inlet和outlet，單擊OK按鈕確認。
（3）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，依次選擇Mesh→Insert→Sizing。在Geometry中選擇計算域中泵體區域，在Element Size中輸入3e-3。
（4）設置網格尺寸為4e-03m，在Quality中，Smoothing選擇High。
（5）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。
（6）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。
（7）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。
（8）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 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。
展開 FLUENT管內穩態流動
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，請用ANSYS FLUENT求解出壓力與速度的分布云圖。
啟動FLUENT并導入網格
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 18.2→Fluid Dynamics→Fluent 18.2命令，啟動Fluent，進入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（導入網格）對話框，選擇相應的網格文件，單擊OK按鈕便可導入網格。
（4）導入網格后，在圖形顯示區將顯示幾何模型。
（5）單擊主菜單中Mesh→Check按鈕，檢查網格質量，確保不存在負體積。
（6）單擊主菜單中Mesh→Scale按鈕，彈出cale
Mesh（網格縮放）對話框。在Scaling中，選擇Convert Units，Mesh，Mesh Was Created
In選擇In，單擊Scale完成網格縮放，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（保存項目）對話框，在Case File中填入Valve，單擊OK按鈕便可保存項目。
定義求解器
（1）單擊主菜單中Define→General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板。
展開 
五十二、Fluent瞬態可壓縮流動
可壓縮流動概念</strong></p><p><br></p><p>對于部分易于壓縮的流體，如果計算域內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。</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>可壓縮流動按馬赫數大小可分為亞聲速流動（Ma=0.3～0.8左右）、跨聲速流動（Ma=0.8～1.2左右）、超聲速流動(Ma=1.2～5.0左右)和高超聲速流動（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就認為流體屬于可壓縮流動，Ma小于0.3屬于不可壓縮流動。</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 fluent三角形截面管道氣體流動 ￥20
1. 仿真條件
2. 仿真結果(情形4)
基于FLUENT的某噴管內氣液流動
關鍵詞：FLUENT，噴管，VOF模型，計算流體力學，氣液流動
噴管是一種通過改變管段內壁的幾何形狀以加速氣體的裝置，使用FLUENT對某類似噴管的裝置進行氣液流動數值模擬，可以直觀的看到裝置內部氣液流動情況和相分布，進一步可以通過詳細的數值模擬可以對其進行不同結構參數和操作參數下的流場分析，探索更優結構參數及操作參數對其進行優化。
利用FLUENT軟件對其進行數值模擬時，首先建立三維模型，為便于數值計算，對其結構進行適當優化。網格劃分時對其施加一定的控制（如曲率和偏度）以提高網格質量，綜合得到網格質量大于0.3，認為網格質量滿足仿真需求。為了提高仿真精度，對模型的局部網格進行了加密處理。隨后設置了仿真參數，以空氣和水作為流體介質，即確定了流體密度、粘度等參數。多相流模型使用Mixture模型，求解方式選用Coupled，選用二階迎風格式，松弛因子默認。采用SST k-omega湍流模型來描述流體的湍流特性。后續可以通過改變操作參數對其進行更為細致的數值模擬，以進一步探究其流場分布。幾何模型如圖1所示，網格劃分如圖2所示。
圖1幾何模型
圖2網格劃分
噴管初始相分布如圖3所示，數值模擬過程中給定入口流速，噴管吸入氣體，初始壓力分布如圖4所示。
圖3初始相分布
圖4初始壓力分布
計算迭代2000步時，噴管內云圖顯示相分布如圖5所示，流線顯示相分布跡線分布如圖6所示。
圖5云圖顯示相分布
圖6 流線顯示相分布
圖7跡線分布
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡。
展開 FLuent 模擬多孔介質流動
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
