Fluent氣體模擬的案例
FLUENT管道內(nèi)氣體擴(kuò)散模擬
文章發(fā)布：上海安世亞太官方訂閱號(hào)（搜索：PeraShanghai）
聯(lián)系我們：021-58403100
本教程演示了管道內(nèi)釋放某氣體后擴(kuò)散的模擬過程。
啟動(dòng)FLUENT并導(dǎo)入網(wǎng)格
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS 2021→Fluid Dynamics→Fluent 2021命令，啟動(dòng)Fluent 2021。
（2）單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導(dǎo)入.msh網(wǎng)格文件。
定義模型
（1）單擊命令結(jié)構(gòu)樹中General按鈕，彈出General（總體模型設(shè)定）面板，在Solver中Time選擇Transient，進(jìn)行瞬態(tài)計(jì)算。
設(shè)置湍流模型
（1）在模型設(shè)定面板Models中雙擊Viscous按鈕，彈出Viscous Models對(duì)話框，在Model中選擇Realizable k-epsilon，單擊OK按鈕確認(rèn)。
設(shè)置多組分模型
（1）在模型設(shè)定面板Models中雙擊Species按鈕，彈出Species Model對(duì)話框，選擇Species Transpor，Miture Material選擇propane-air。
展開 FLUENT高壓氣體釋放模擬
本教程演示了氣瓶中高壓氣體釋放過程中的流體流動(dòng)和傳熱問題的設(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A2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”對(duì)話框。
（2）在彈出的“打開”對(duì)話框中選擇文件路徑，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）右鍵單擊模型樹中Mesh選項(xiàng)，依次選擇Mesh→Insert→Inflation，boundary選擇氣瓶周邊曲線，在Maximum Layers中輸入10。
（3）設(shè)置網(wǎng)格尺寸為5mm。
（4）右鍵單擊模型樹中Mesh選項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項(xiàng)，開始生成網(wǎng)格。
（5）網(wǎng)格劃分完成以后，單擊模型樹中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，如圖16-16所示。
展開 Fluent-化學(xué)反應(yīng)-1 預(yù)混氣體（甲烷空氣）化學(xué)反應(yīng)的數(shù)值模擬
EX5-6.rar
gaseous combustion.zip
wb.rar
Fluent專家-化學(xué)反應(yīng)-1
預(yù)混氣體（甲烷空氣）化學(xué)反應(yīng)的數(shù)值模擬
案例簡(jiǎn)介
本案例涉及空氣與甲烷的反應(yīng)，空氣入口速度8m/s，入口直徑1mm，甲烷的入口速度為4m/s，兩個(gè)入口間距3mm，水平直管段長(zhǎng)度為15mm，寬為0.5mm，幾何模型如下圖所示。
視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10173
fluent-化學(xué)反應(yīng)-案例1-預(yù)混氣體（甲烷空氣）化學(xué)反應(yīng)的數(shù)值模擬
hxfy-1.rar
fluent-化學(xué)反應(yīng)-案例1-預(yù)混氣體（甲烷空氣）化學(xué)反應(yīng)的數(shù)值模擬
案例簡(jiǎn)介
本案例涉及空氣與甲烷的反應(yīng)，空氣入口速度8m/s，入口直徑1mm，甲烷的入口速度為4m/s，兩個(gè)入口間距3mm，水平直管段長(zhǎng)度為15mm，寬為0.5mm，幾何模型如下圖所示。
知識(shí)點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)、渦耗散模型、甲烷空氣混合物模型、燃燒、繪制xy plots曲線等
視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10173
Fluent VOF氣體上浮問題
?
本案例利用Fluent中的VOF模型，對(duì)氣體上浮問題進(jìn)行了仿真計(jì)算。
該案例為多個(gè)通氣孔注入氣體問題，幾何模型與仿真計(jì)算過程比較簡(jiǎn)單，但通過該案例可延伸到魚缸增氧等較為復(fù)雜的仿真問題。
1 前處理設(shè)置
采用scdm建立如下圖所示的仿真計(jì)算幾何模型。
?
編輯
采用了Fluent meshing進(jìn)行前處理，采用多面體+核心六面體的方法對(duì)體網(wǎng)格進(jìn)行劃分，入口區(qū)域?qū)W(wǎng)格進(jìn)行了加密。
?
編輯
2 計(jì)算設(shè)置
2.1 導(dǎo)入網(wǎng)格
通過Switch to Solution導(dǎo)入網(wǎng)格進(jìn)行求解計(jì)算。
?
編輯
2.2 General設(shè)置
選擇瞬態(tài)計(jì)算，并設(shè)置重力加速度
2.3 材料定義
此處添加材料為water作為海水。
?
編輯
2.4 模型設(shè)置
采用k-w SST 湍流模型，并開啟歐拉模型。
?
編輯
2.5 邊界條件
簡(jiǎn)單模擬氣體上浮的問題，下端多個(gè)圓孔端被定義為速度進(jìn)口，上端定義為壓力出口，其他部分皆為壁面。
?
編輯
?
編輯
首先設(shè)置速度進(jìn)口的相關(guān)參數(shù)。
?
編輯
然后將出口設(shè)置為壓力出口。
2.6 初始化設(shè)置
進(jìn)行初始化設(shè)置，選擇初始化的方法。
?
編輯
3 后處理設(shè)置
通過mesh與contours添加后處理云圖。
4 造波結(jié)果
導(dǎo)入氣體上浮過程的動(dòng)畫。
來(lái)源公眾號(hào)：CFD仿真庫(kù)
?
展開 fluent species transport進(jìn)行氣體置換 ￥10
1、首先選擇fluent 模塊，導(dǎo)入幾何模型。2、導(dǎo)入模型后，我們進(jìn)行網(wǎng)格劃分。定義出入口和wall?？紤]計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，選擇合適的網(wǎng)格密度。3、選擇double precision，species transport必須采取雙精度，定義并行計(jì)算的核心為2.。其他的默認(rèn)即可。4、進(jìn)入fluent求解器后，選擇transient 的瞬態(tài)計(jì)算模型，選擇添加重力加速度（這個(gè)加不加其實(shí)差別不大）。5、考慮模型為湍流模型，選擇流體的黏性模型為K-epsilon。參數(shù)默認(rèn)即可。6、選擇species transport。這里我們不考慮反應(yīng)模型。只考慮內(nèi)部流場(chǎng)的組分分布。Inlet diffusion因?yàn)橹粚?dǎo)入100%的N2，所以不用勾選。這里的mixture material可以選擇不同的材料。這里我們不做改變，因?yàn)閮?nèi)部就是空氣?？梢栽陔S后的patch定義材料的比例。7、這里材料不變。8、這里的body材料為mixture-template及開始選擇的氧氣、水蒸氣和氮?dú)獾幕旌夏Ｐ汀?、定義入口速度為30m/s，species為100%N2.。10、定義壓力出口為1bar。11、選擇PISO求解，這個(gè)在瞬態(tài)計(jì)算中容易收斂。12、監(jiān)控殘差，根據(jù)仿真所需精度來(lái)定義。這里選擇改變h2o和o2為0.0001。13、進(jìn)行模型初始化，選擇inlet為compute from為inlet。14、進(jìn)行初始模型的patch，定義原始的氧氣o2為0.22。15、保存間隔為10個(gè)步長(zhǎng)。16、定義timestep為0.001s，計(jì)算的總體時(shí)間步為1000.一般認(rèn)為時(shí)間步長(zhǎng)的計(jì)算為：L為單元的尺寸，v是入口速度。
展開 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)
混合氣體通過濾芯模擬
有沒能做油氣混合氣體通過濾芯，想要看濾芯對(duì)油的過濾作用，或者得到濾芯的壽命。
管道中混合氣體的傳輸流動(dòng)模擬 ￥800
基于COMSOL軟件的多物理場(chǎng)耦合分析模塊，模擬了三種混合氣體在管道中的運(yùn)動(dòng)分布過程，模擬結(jié)果如圖2所示。
圖 1 幾何模型
溫度場(chǎng)分布
速度場(chǎng)分布
氣體濃度分布
圖2 數(shù)值模擬結(jié)果
感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作
基于杜瓦瓶的氣體定壓比熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)模擬 ￥200
氣體定壓比熱實(shí)驗(yàn)測(cè)定裝置是由風(fēng)機(jī)、流量計(jì)、比熱議本體、電功率調(diào)節(jié)及測(cè)量系統(tǒng)等四部分組成，如圖所示
比熱測(cè)定儀本體的主要結(jié)構(gòu)是由內(nèi)壁鍍銀的多層杜瓦瓶，空氣進(jìn)出、口，熱空氣出口測(cè)溫?zé)犭娕?，電加熱器和均流網(wǎng)，絕緣墊，旋流片和混流網(wǎng)等組成。
單位物理的物體溫度每升高1度所需的熱量為比熱容。熱動(dòng)力裝置中工質(zhì)的吸熱和放熱都是在接近容積不變或壓力不變的條件下進(jìn)行，因此定容比熱和定壓比熱具有現(xiàn)實(shí)意義。本篇文檔針對(duì)杜瓦瓶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模，并進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化，仿真了實(shí)驗(yàn)測(cè)定氣體定壓比熱容的過程，并計(jì)算得到水蒸氣的質(zhì)量流量、濕空氣的絕對(duì)壓力、干空氣的質(zhì)量流量、水蒸氣的吸熱量以及最后計(jì)算得到平均定壓比熱容。
感興趣的朋友可下載模型了解詳細(xì)過程
展開 氣體循環(huán)泵腔室中的熱氣體、蒸汽釋放模擬案例
然后是基本模型的建立：
1) 管道模型
-不考慮體積熱源項(xiàng)
-熱量釋放為3.6MW
-位于承水盤和頂部通風(fēng)口之間
2) 氣體釋放描述
-質(zhì)流量及時(shí)衰減
-缺口直徑: 7.6cm->37.2cm
-速度為音速以避免壓力波
-不可壓縮模型
-溫度為300℃
3) 氣體特性
-可變氣體特性(X)
-一個(gè)額外與CO2質(zhì)量比()相關(guān)的遷移方程：
4) 一般特性
-非定常流（實(shí)時(shí)一小時(shí)）
-k-omega SST湍流模型
-單相流動(dòng)
模擬結(jié)果
1) 參考模型 - 全局情況
-CO2濃度
Fig1. 不同時(shí)刻的CO2濃度
-溫度
Fig2.
展開 
液柱氣體注入OpenFOAM 模擬向充滿水的柱體中注入空氣的過程 ￥15
使用 OpenFOAM 模擬向充滿水的柱體中注入空氣的過程。本示例來(lái)自 OpenFOAM 教程。使用的求解器是 twoPhaseEulerFoam，該求解器用于模擬由兩相不可壓縮流體組成的系統(tǒng)，其中一相是分散的，例如液體中的氣泡。空氣和水均未使用湍流模型（即層流模型）。OpenFOAM 模擬文件也已附上。希望您喜歡！
Moldex3D模流分析之氣體輔助射出成型與水輔助射出成型模擬教程
氣體／水輔助射出成型簡(jiǎn)介
氣體輔助射出成型（GAIM）與水輔助射出成型（WAIM）發(fā)展于1970年代以改善產(chǎn)品的表面質(zhì)量，減少翹曲、成型周期、鎖模力、材料／成本，以及減輕產(chǎn)品重量。其成形過程先將熔膠射入模穴中，待其部分充滿模穴后，再將壓縮的氣體／水通過熱噴嘴射入模穴中(氮?dú)馐浅Ｓ玫?em>氣體)。在氣體/水射出階段時(shí)，氣體傾向流入肉厚較厚之區(qū)域(阻力較小)使產(chǎn)品中心形成中空。當(dāng)成型制程完成之后，就會(huì)產(chǎn)生重量輕的中空產(chǎn)品。
氣體／水輔助射出成型制程不僅能節(jié)省材料／成本，還能減少產(chǎn)品缺陷。由于氣體/水能有效傳遞壓力，提升保壓效果，因此能解決深受保壓階段影響的產(chǎn)品缺陷，包含翹曲與凹痕。此外，因熔膠的使用量較少，也能縮短冷卻時(shí)間；因此，氣體輔助射出成型制程所需的成型周期比傳統(tǒng)射出成型更短。
氣體／水輔助射出成型具有許多優(yōu)點(diǎn)，能克服生產(chǎn)厚度不均的產(chǎn)品之難題。然而，加工條件控制產(chǎn)品質(zhì)量，制造商所考慮的問題，包含滲透長(zhǎng)度、掏空比、翹曲及滲透行為等，可使用CAE分析工具，預(yù)見制程問題，減少試誤法消耗的大量時(shí)間，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。
Moldex3D 氣體／水輔助射出成型模塊功能導(dǎo)覽
Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊能仿真氣體／水輔助射出成型制程的動(dòng)態(tài)過程，包含塑料熔膠充填階段與氣體／水充填、保壓階段。澆口位置的設(shè)計(jì)、流道系統(tǒng)與氣體信道的配置以及塑件肉厚皆能使用此模塊完成，更進(jìn)一步，能偵測(cè)可能產(chǎn)生的成型缺陷，例如：(a) 短射，(b) 不理想的縫合線位置，(c) 包封，(d) 流動(dòng)不平衡／皮層比，(e) 氣體／水滲透或氣體吹穿，(f) 氣體散射分布。此外Moldex3D氣體／水輔助射出成型模塊也有優(yōu)化加工條件，包含充填時(shí)間、延遲時(shí)間、氣體射出時(shí)間、轉(zhuǎn)換點(diǎn)、熔膠溫度、射壓及氣體壓力多段設(shè)定之功能。
展開 Moldex3D模流分析之氣體輔助射出成型模擬技術(shù)協(xié)助光寶科技提升產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性
Moldex3D氣輔模塊GAIM可以讓用戶自行設(shè)定參數(shù)，包含氣體進(jìn)入時(shí)間、延遲時(shí)間、氣體進(jìn)入口、溢流區(qū)等，透過模擬的分析結(jié)果，光寶科技可以確保氣體往澆口附近的高溫區(qū)滲透，并達(dá)到理想的結(jié)果。通過Moldex3D的幫助，光寶科技可以完整地驗(yàn)證原始設(shè)計(jì)，并同時(shí)了解模擬分析與實(shí)際試模結(jié)果的差異。
仿真分析結(jié)果顯示的短射現(xiàn)象與實(shí)際試模的結(jié)果一致
效益
通過Moldex3D 氣輔模塊GAIM的模擬仿真，光寶科技大幅減低翹曲變形問題，達(dá)到產(chǎn)品尺寸穩(wěn)地度的要求。 分析結(jié)果顯示，X軸方向的變形量減低了將近45%；Y軸的變形量降低了40%；Z軸的變形量降低了64%。除此之外，此案例分析也驗(yàn)證了氣體滲透行為的模擬分析與實(shí)際試模二次滲透行為結(jié)果的一致性。
分析結(jié)果顯示仿真結(jié)果與實(shí)際試模的二次滲透行為結(jié)果一致
展開 基于COMSOL軟件的分子流模塊模擬一腔道內(nèi)低溫吸附結(jié)構(gòu)對(duì)單一組分稀薄氣體分子的的抽吸作用 ￥1000
腔體內(nèi)顆粒粒子追蹤He氣體分子的運(yùn)動(dòng)，如圖3所示。由圖可知，最終在吸附壁面上吸附了一定數(shù)量的氣體分子顆粒。
圖1 幾何模型
圖2 數(shù)密度分布
圖3 He氣體分子顆粒的運(yùn)動(dòng)分布
感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎合作交流
