Fluent氣體模型的案例
Fluent VOF氣體上浮問(wèn)題
?
本案例利用Fluent中的VOF模型，對(duì)氣體上浮問(wèn)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(wèn)題，幾何模型與仿真計(jì)算過(guò)程比較簡(jiǎn)單，但通過(guò)該案例可延伸到魚缸增氧等較為復(fù)雜的仿真問(wèn)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(guò)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(wèn)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(guò)mesh與contours添加后處理云圖。
4 造波結(jié)果
導(dǎo)入氣體上浮過(guò)程的動(dòng)畫。
來(lái)源公眾號(hào)：CFD仿真庫(kù)
?
展開 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(guò)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(guò)程中的流體流動(dòng)和傳熱問(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 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。考慮計(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。可以在隨后的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?em>模型。9、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)
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
展開 AMESIM學(xué)習(xí)——氣體擴(kuò)散模型學(xué)習(xí)&房間通風(fēng)問(wèn)題仿真嘗試
小結(jié)
就最后這個(gè)結(jié)果看，從日常嘗試和感覺來(lái)看，感覺結(jié)果還是很不靠譜，模型應(yīng)該離真實(shí)情況還差很遠(yuǎn)。不過(guò)仿真應(yīng)該就是這樣一個(gè)不斷完善模型，根據(jù)實(shí)際情況修正的感覺吧。不知道有沒有大佬知道這個(gè)問(wèn)題正常來(lái)說(shuō)需要多久？模型哪些地方假設(shè)錯(cuò)了呢？
文章來(lái)源：CSDN一大塊肥皂
有限速率化學(xué)反應(yīng)模型-預(yù)混氣體燃燒化學(xué)反應(yīng) ￥9.9
有限速率化學(xué)反應(yīng)模型-預(yù)混氣體燃燒化學(xué)反應(yīng) 包括網(wǎng)格 msh cas 和dat
Alfamak推出氣體彈簧系統(tǒng)的3D CAD產(chǎn)品模型免費(fèi)在線下載服務(wù)
工業(yè)領(lǐng)域數(shù)字革命從3D CAD模型電子目錄開始
隨著對(duì)“工業(yè)4.0”和“物聯(lián)網(wǎng)”話題的不斷探究，整個(gè)制造業(yè)正處于提升轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段，企業(yè)尋求實(shí)現(xiàn)由“制造”向“智造”的轉(zhuǎn)型，真實(shí)和數(shù)字世界之間的聯(lián)網(wǎng)成為當(dāng)今制造工業(yè)共同關(guān)注的問(wèn)題。在生產(chǎn)過(guò)程中彼此關(guān)聯(lián)的單個(gè)組件的增多，對(duì)智能數(shù)字化數(shù)據(jù)的需求也顯得更為迫切。
Alfamak公司作為土耳其領(lǐng)先的氣體彈簧系統(tǒng)制造商，近年來(lái)，對(duì)工程設(shè)計(jì)相關(guān)CAD數(shù)據(jù)的需求不斷增長(zhǎng)。Alfamak不僅在產(chǎn)品的性能和功能上不斷創(chuàng)新，同時(shí)也特別重視卓越的客戶服務(wù)。為了能更好地滿足客戶需求，創(chuàng)建3D CAD電子產(chǎn)品目錄勢(shì)在必行，只需單擊幾下即可下載其所有產(chǎn)品的模型數(shù)據(jù)。
eCATALOGsolutions能夠?yàn)榱悴考a(chǎn)商提供產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中所需的數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)據(jù)以及智能化信息，并為以后產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)做好充分準(zhǔn)備。
3D CAD模型可加快設(shè)計(jì)進(jìn)程并提供最佳客戶服務(wù)
通常，零部件制造商認(rèn)為尺寸化的2D圖紙對(duì)于他們客戶來(lái)說(shuō)足夠了，因?yàn)楣こ處熆梢宰约簛?lái)創(chuàng)建所需的3D模型。 原本可以一次性由零部件制造商完成的工作， 就這樣被轉(zhuǎn)加給了客戶，客戶必須上千次地對(duì)同樣產(chǎn)品進(jìn)行重新建模。產(chǎn)品電子目錄eCATALOGsolutions，不僅提供給您簡(jiǎn)單的CAD模型，還可以提供所有必要信息的真實(shí)智能工程數(shù)據(jù)。由于不需要過(guò)多的Callback時(shí)間，從而減輕了產(chǎn)品客服的負(fù)擔(dān)，并讓工程師從繁瑣而費(fèi)時(shí)的準(zhǔn)備工作中解脫出來(lái)。
展開 鑄造模具方案優(yōu)化-用核心氣體模型檢測(cè)孔隙度（鑄造仿真分析-FLOW3D）
該公司收集了通用汽車公司，格雷厄姆 – 懷特制造公司和AlchemCast公司的核心氣體流量信息，獲得有關(guān)鋁，鋼和鋼砂的樹脂核心的實(shí)際數(shù)據(jù)。
GM Powertrain的鑄造分析工程師David Goettsch博士使用 FLOW-3D 進(jìn)行了15年的金屬鑄件填充和凝固分析。新的核心氣體模型對(duì)于在設(shè)計(jì)階段優(yōu)化夾套核心排氣非常有用。對(duì)于核心印刷品的所有其他要求，將通風(fēng)道實(shí)施到現(xiàn)有的芯盒中是非常困難的。“對(duì)核心燃?xì)馀欧诺那捌诜治龉ぷ骺梢詭椭趩?dòng)過(guò)程中避免高廢品率，”他解釋說(shuō)。“也許流程變化可以解決問(wèn)題。但要達(dá)到這一點(diǎn)可能需要很長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間。“
隨著核心氣體模型現(xiàn)在在FLOW-3D中可用 ，Goettsch可以嘗試不同的插入和排氣位置，并獲得全球診斷：查看氣體產(chǎn)生的多少，氣體流向何處，以及在金屬前緣碰到之前多少氣體。
當(dāng)你真的可以看到問(wèn)題的根源時(shí)，這是非常好的。這些可視化對(duì)于試圖找到真正的現(xiàn)象在做什么的小窗口是很好的。
– GM動(dòng)力總成鑄造分析工程師David Goettsch博士
多核挑戰(zhàn)
用于內(nèi)部幾何形狀鑄造的核心印刷品
通用動(dòng)力總成夾套板組件
另一位經(jīng)驗(yàn)豐富的鑄造工程師格雷厄姆 – 懷特制造公司的伊麗莎白賴德回應(yīng)了這樣的觀點(diǎn)，即氣體孔隙一直難以調(diào)查。她補(bǔ)充說(shuō)，“特別是對(duì)于多核心，很難確定哪個(gè)核心是問(wèn)題的根源。你試圖解決整個(gè)系統(tǒng)。“
通過(guò)持續(xù)生產(chǎn)1700個(gè)零件，其中一些每年的零件數(shù)量為10,000個(gè)，Graham-White非常樂(lè)意通過(guò)仿真來(lái)改進(jìn)其制造工藝。
使用激光掃描產(chǎn)生的灰色鐵件（大約3in x 4in）的3D模型，Graham-White提供了用于評(píng)估的當(dāng)前排氣設(shè)計(jì)。這種澆口設(shè)計(jì)在水平分模的每個(gè)模板中包括四個(gè)印模，每個(gè)印模具有用于每個(gè)芯的通風(fēng)口。
展開 
ANSYS FLUENT 多相流模型 附ANSYS Fluent Customization
FLUENT中的多相流模型
ANSYS FLUENT 提供了豐富的多相流模型，被廣泛應(yīng)用于能源化工、環(huán)境工程、冶金礦山、汽車、航空航天、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等各個(gè)行業(yè)：
? Lagrangian Dispersed Phase Model (DPM)
? Volume of Fluid model (VOF)
? Eulerian Model
? Mixture Model
DPM模型：追蹤離散顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，如噴霧干燥爐、煤粉爐、液體燃料噴霧燃燒等，顆粒噴入后，可以和連續(xù)相間進(jìn)行熱量、質(zhì)量和動(dòng)量的傳遞；
FLUENT中引入的DDPM模型和EDM模型，更有效的考慮了顆粒間的相互碰撞和彈性力等因素，能很好的模擬密相顆粒流。
VOF模型：直接追蹤相界面，用于模擬自由表面流/分層流的流動(dòng)，如：容器內(nèi)液面震蕩、波浪的沖擊、堰流、噴注破碎等；
FLUENT中引入的造波模型，可定義淺水波到較深的水波，包括一階波到五階波等非線性波，用戶可輸入不同的波形；
歐拉模型：對(duì)每一相求解動(dòng)量方程和連續(xù)性方程，并通過(guò)相間作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)相間耦合，能夠求解相間的曳力、升力、虛擬質(zhì)量力、湍流耗散力、相間傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)等，能夠有效的模擬多相分離與相間混合，如：流化床反應(yīng)器、氣泡床反應(yīng)器、污水處理等；
FLUENT中引入的PBM模型可以模擬顆粒相間的聚并、破碎、生長(zhǎng)、成核等現(xiàn)象，同時(shí)可以模擬顆粒相的粒徑分布；
Mixture模型：歐拉模型的簡(jiǎn)化，屬于FLUENT多相流模型中較為簡(jiǎn)單的模型，多數(shù)情況下可以作為歐拉模型的替代。如：氣泡流、攪拌器等。
展開 fluent中的沸騰模型（1）-RPI模型
這些基本機(jī)制是所謂的倫斯勒理工學(xué)院(RPI)模型的基礎(chǔ)。
在ANSYS Fluent中，在歐拉多相模型的基礎(chǔ)上建立了壁面沸騰模型。多相流動(dòng)由相連續(xù)性守恒方程、動(dòng)量守恒方程和能量守恒方程控制。采用 Kurual 和 Podowski 的RPI形核沸騰模型和Lavieville等人的擴(kuò)展式對(duì)壁面沸騰現(xiàn)象進(jìn)行了建模。該壁面沸騰模型適用于三種不同的壁面邊界:等溫壁面、指定熱流和指定傳熱系數(shù)(耦合壁面邊界)。
如下面所描述的，已經(jīng)考慮了動(dòng)量、質(zhì)量和熱量的界面?zhèn)鬟f以及沸騰流中的湍流模型。
01—
RPI模型
根據(jù)RPI基本模型，將壁面到液體的總熱流分為對(duì)流熱流、淬火熱流和蒸發(fā)熱流三部分:
被加熱的壁面細(xì)分為被成核氣泡覆蓋的區(qū)域A_b和被流體覆蓋的部分1-A_b。
對(duì)流熱流q_c表示為：
式中，h_c為單相傳熱系數(shù)，T_w和T_l分別為壁面溫度和流體溫度。
展開 fluent中的沸騰模型（3）-Critical Heat Flux模型
這些基本機(jī)制是所謂的倫斯勒理工學(xué)院(RPI)模型的基礎(chǔ)。
在ANSYS Fluent中，在歐拉多相模型的基礎(chǔ)上建立了壁面沸騰模型。多相流動(dòng)由相連續(xù)性守恒方程、動(dòng)量守恒方程和能量守恒方程控制。采用 Kurual 和 Podowski 的RPI形核沸騰模型和Lavieville等人的擴(kuò)展式對(duì)壁面沸騰現(xiàn)象進(jìn)行了建模。該壁面沸騰模型適用于三種不同的壁面邊界:等溫壁面、指定熱流和指定傳熱系數(shù)(耦合壁面邊界)。
如下面所描述的，已經(jīng)考慮了動(dòng)量、質(zhì)量和熱量的界面?zhèn)鬟f以及沸騰流中的湍流模型。
01—
Critical Heat Flux
在壁面沸騰時(shí)，臨界熱流條件的特征是局部傳熱系數(shù)急劇降低和壁面溫度的偏高。隨著蒸汽含量的增加，加熱表面不再被沸騰液體濕潤(rùn)，就會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。
在臨界熱流條件下，蒸汽取代液體，占據(jù)加熱壁附近的空間。因此，能量直接從壁面轉(zhuǎn)移到蒸汽中。反過(guò)來(lái)，它會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱能力迅速下降，蒸汽溫度急劇上升，最重要的是壁溫升高。此外，壁面沸騰與核態(tài)沸騰區(qū)分離，多相流動(dòng)由泡狀流動(dòng)變?yōu)殪F狀流動(dòng)。
展開 FLUENT材料模型中的NIST Real Gas模型
2.使用NIST Real Gas模型時(shí)其他流體材料模型將無(wú)法使用，比如，無(wú)法將空氣或水也加入計(jì)算中。
3.進(jìn)出口邊界只能設(shè)為Pressure-inlet, mass flow-inlet, and pressure-outlet幾種。
4.不能使用多相流模型。
5.如果是較低版本的FLUENT，則只能在選用了Coupled Solver時(shí)才能激活NIST Real Gas模型。
掌握了這些就可以使用NIST Real Gas模型了。如果還有疑問(wèn)可以查閱ANSYS FLUENT的幫助文件。下面是幫助信息的鏈接：
https://www.sharcnet.ca/Software/Fluent12/html/ug/node336.htm#refprop-fluids
展開 