Fluent空氣模擬的案例
十五、Fluent濕空氣模擬-組分輸運模型
<p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">FLUENT可以使用組分輸運模型來模擬濕空氣，但這只是組分輸運模型的一個簡單應用，實際上對組分輸運模型應用比較多的是燃燒和化學反應問題。本文主要通過組分輸運模型模擬濕空氣問題來講解該模型的基本使用方法。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);"> </span></p><p><strong style="background-color: rgb(0, 255, 0);">1 概念介紹</strong></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">什么叫做組分輸運？我們通過和多相流概念對比來進行理解，我們知道多相流是指相態不同（氣、液、固）的流體或相同相態但運動狀態不同的流體共同流動，對于這樣的問題我們使用多相流模型可以很清晰的查看流體的相界面分布情況。但是如果多種流體相態和運動狀態都相同，呈現出一種混合狀態比如空氣，不存在相界面，我們應該如何模擬呢？-使用組分輸運模型，所以組分輸運模型實際上是模擬混合物各組分之間或與其他相之間的相互作用。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">對于空氣，其由氧氣、氮氣、水蒸氣等氣體組成，如果我們只想了解其中水蒸氣各物理場分布情況，就可以使用組分輸運模型。本例用一個簡單的例子來簡要描述Fluent組分輸運模型模擬濕空氣問題。
展開 Fluent輻射模擬中一個關于空氣參數的設定問題
在做一個輻射傳熱問題，空氣參數用伯斯涅興課假設，但是空氣吸收系數不知道如何設定，請高手執教
Fluent-化學反應-1 預混氣體（甲烷空氣）化學反應的數值模擬
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Fluent專家-化學反應-1
預混氣體（甲烷空氣）化學反應的數值模擬
案例簡介
本案例涉及空氣與甲烷的反應，空氣入口速度8m/s，入口直徑1mm，甲烷的入口速度為4m/s，兩個入口間距3mm，水平直管段長度為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
展開 fluent-化學反應-案例1-預混氣體（甲烷空氣）化學反應的數值模擬
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fluent-化學反應-案例1-預混氣體（甲烷空氣）化學反應的數值模擬
案例簡介
本案例涉及空氣與甲烷的反應，空氣入口速度8m/s，入口直徑1mm，甲烷的入口速度為4m/s，兩個入口間距3mm，水平直管段長度為15mm，寬為0.5mm，幾何模型如下圖所示。
知識點：化學反應、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
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fluent分析建筑空氣動力學計算
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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 使用 ANSYS FLUENT 進行汽車空氣動力學仿真（僅車模） ￥10
?
軟件：
Pro/Engineer 野火版， 渲染
car.stp
car.prt.5
類別：
汽車
標簽：
汽車, 空氣動力學, ansys , Fluent , CFD
?編輯
?
fluent-組分輸運-案例1-甲烷、硫化氫在空氣中的泄露擴散分布
fluent-組分輸運-案例1-甲烷、硫化氫在空氣中的泄露擴散分布
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本案例研究天然氣中硫化氫（H2S）在如下模型中的泄露擴散情況，泄露口采用2維孔口模型，口徑為0.06m，左側水平向右的風速為2.5m/s，幾何模型如下所示：通過對其進行fluent模擬，可以得到甲烷安全區。
知識點：組分輸運模型設置、多相流、歐拉模型等
視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10172
Fluent仿真實例 – DPM模型仿真噴淋水滴在熱空氣管道中蒸發
案例描述：
在一根圓管中，熱空氣從進口流入。管中分布著水滴噴入器，在管中，水滴將會被熱空氣加熱蒸發相變為水蒸氣，液滴、水蒸氣和熱空氣一起混合從出口流出。
CFD仿真思路：
先求解沒有液滴的流場；
啟動DPM模型+Species模型仿真液滴以及蒸發問題。
1、啟動軟件并導入網格
1.1 啟動Fluent軟件，選擇3D雙精度求解器。
1.2 導入網格，網格文件在文章底部有下載鏈接。
2、模型設置
2.1 啟動能量方程。
2.2 湍流模型。
2.3 啟動組分傳輸模型Species Model。當設置后點擊會彈出一個information確認框，點擊ok確定即可。
2.4 設置離散型DPM模型。
3、材料設置
對于本工況，空氣、水、O2和N2保留默認設置。
4、邊界條件
4.1 進口邊界，設置進口速度為16 m/s，設置進口溫度為900K，設置物料組分O2為0.23。
4.2 出口邊界，設置物料組分O2為0.23。
5、操作條件
6、設置水滴噴射點。
6.1 噴射點0，操作Dedine -> Injections…
點擊Create按鈕后，彈出設置框。
在Turbulent Dispersion按鈕，設置Discrete Random Walk Model。
6.2 建立噴射點1。噴射點1只是在噴射點0的基礎上，只修改噴射位置而已，所以操作上只需要copy噴射點0，然后修改位置即可。
6.3 copy噴射點1，建立其它7個噴射點，噴射點的位置如下列表，同時Total Flow Rate設置為0.003。
展開 VOF模擬 高壓空氣射流
高壓氣體在水中噴射的模擬
附件是兩種模型，都可以計算，并且可以看到水中沖擊波的傳播，空氣射流和速度。請各位看看有什么不妥，歡迎討論~~
airjet-model2.rar
airjet-model1.rar
案例解析|模擬摩托車空氣動力特性
摘要:摩托車空氣動力、車輛、三維、多面體、OPENFOAM
項目概述
該項目模擬了摩托車空氣動力特性
隨著摩托車的普及,摩托車速度的提高及國內摩托車賽車運動的開展,摩托車的空氣動力特性也越來越應該引起人們的重視。安全、節能和環保等方面的法規和標準給摩托車設計提出了更高的要求,而摩托車空氣動力學的研究對安全、節能和環保方面具有重要的意義。
模型簡化
本算例使用幾何來源openfoam標準案例庫，幾何模型如圖1所示。
空氣炸鍋內流場的CFD模擬方法和分析
論文價值的評定意見：
論文建立了空氣炸鍋內部空氣流場的數值模型，并對流場進行了定性分析。論文整體內容完整，行文較為規范，研究結果有一定參考價值。
陳華方 王洪濤 馮龍標
浙江紹興蘇泊爾生活電器有限公司
摘要
Abstract
空氣炸鍋內部流場特性對食物加工至關重要。但是受限于空氣炸鍋內部復雜結構，難以對流場分布進行準確測量和預測。基于雷諾時均方程與k-ε湍流模型，應用Fluent軟件對某款空氣炸鍋內部流場進行三維數值模擬獲得了炸鍋內部速度、湍流動能和渦量分布的詳細信息，模擬結果揭示了空氣炸鍋內部的流場運動規律與漩渦結構的產生和發展過程，以及炸鍋內部結構對流場的影響。
展開 室內通風情況分析模擬—風速及空氣齡 ￥10
“計算流體力學在建筑行業的應用已經較為廣泛，目前對于室內環境的優化主要集中在室內溫度、空氣流速及空氣齡上的分析?！?本期主要介紹采用Fluent軟件對于室內空氣流動情況進行分析案例：
如圖所示為分析模型的示意圖：
將模型導入fluent中，針對于圖中的窗口和門洞可以通過實地情況模擬不同窗戶開啟和風向風速變化條件下室內空氣流速變化情況，對于空氣流速分析較為簡單這里不再詳述，分析后可以得到室內空氣的速度分布云圖和空氣流動軌跡圖如下圖所示：
對于速度場模擬不再做詳述，接下來主要對于空氣齡模擬進行講述，空氣齡的計算是要基于對于空去流速分析結果之上的，上文已經得到穩態后室內空氣流動的cas和dat文件，將其導入fluent之中。
define——user-defined——functions——interpered導入空氣齡計算的UDS文件，
設置UDS參數如下圖所示：
在材料庫中對于空氣做如下設置：
對于計算區域做如下操作：
基于上文流速的分析結果這里求解只選擇UDS空氣齡求解：
初始化流場：
最終可得空氣齡模擬云圖：
本文的cas和dat文件UDS函數見附件
展開 模擬一個小球的下落過程[含空氣阻力]
'fontname','times new roman');
Td=text(-4.2,1.8,'t=0 s','fontsize',14,'color',[0.4,0.3,0.9]);
Te=text(-4.2,1.2,'h=5.3 m','fontsize',14,'color',[0.4,0.3,0.8]);
Tf=text(-4.2,0.6,'v=0 m/s','fontsize',14,'color',[0.4,0.3,0.8]);
dz=x+i*y;
qz=0.5+5.3*i;
tp=linspace(0,pi*2,100);
qa=qz+0.08*exp(i*tp);
hF=fill(real(qa),imag(qa),'k');
axis([-4,4,0,7]);
axis equal;
g=9.8;% 重力加速度
f=0.01; % 空氣阻力系數
v=0;
t=0;dt=0.014;
while t<20;
v=v*(1-f);
qz=qz+v*dt-0.5*g*dt^2*i;
v=v-g*dt*i;
qa=qz+0.08*exp(i*tp);
set(hF,'XData',real(qa),'YData',imag(qa));
Dd=abs(qz-dz);
if min(Dd)<0.18;
zy=linspace(-0.09,0.09,200)*exp(i*angle(v))+qz;
Fxy=Fun(real(zy),imag(zy));
[qq,Ka]=min(abs(Fxy));
zp=zy(Ka);
An=atan(Df(real(zp)))-pi/2;
An=An+pi*(An<0);
展開 模擬普利司通世界太陽能挑戰賽的旋轉輪空氣動力學
這顯著影響了汽車設計，因為空氣阻力系數 C d A 降低了 10%。模擬提供了對旋轉輪周圍流場的詳細了解。在車輪前部和輪拱周圍觀察到一個小的再循環區。在這里，來自上游的氣流在車輪和輪拱之間匯合成單一的氣流。
流線按前輪胎周圍的速度著色。
結論
通過與 Fidelity Hexpress 和 Fidelity Flow 的合作，可以更深入地了解旋轉輪周圍的流場及其對壓力阻力的影響。車輪的旋轉導致車輪阻力降低 40%，整車的C d A 降低 10%。該案例研究增加了我們對仿真解決方案的信心，因為結果非常接近實驗測試（道路測試和風洞測試）。
參考
Borgions K., Holemans T.，太陽能汽車旋轉輪的空氣動力學模擬。KU Leuven，工程技術學院。碩士論文, 2019.
Vandervelpen E., Uten J.，用于太陽能汽車空氣動力學模擬的湍流模型測試，KU Leuven，工程技術學院。碩士論文, 2018.
文章來源：cadence博客
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