Fluent氣泡生成
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
Fluent氣泡生成的視頻教程
Fluent模擬疏水性側壁氣泡產生、上升、聚并破碎等問題
氣泡或粒子流動問題在實際工況中非常普遍，例如鼓泡塔、流化床、燃料電池等領域對此類問題研究較多，因此在工程上，能夠運用數值方法有效模擬氣泡或粒子流動等問題變得十分有意義。此案例利用VOF模型來模擬氣泡生成上升聚并等問題，屬于多相流中的氣液兩相流問題，主要講解氣泡脫離壁面的主要設置以及Fluent操作流程。
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Fluent氣泡生成的實例教程
使用 Fluent 軟件以二維方式模擬單個 3 毫米氣泡在水中上升的過程。包含 Fluent 案例文件。
生成300段journal文件代碼，matlab保存為txt文件，之后將文件后綴名字改為.jou，則可以導入Fluent中，生成所有的氣泡。
圖5生成journal文件程序
導入Fluent后，查看氣體和液體相分布，圖6為300個氣泡的初始分布，對于不同的要求，可以在程序中調整氣泡數量和大小。
圖6 300個初始氣泡隨機分布在管道中
3、展望
對于上述方法和程序，還可以進行改進，例如氣泡大小的分布通常符合對數正態分布，為了實現與試驗數據類似的分布，可以通過分析試驗數據分布的均值和方差，再通過matlab的lognrnd函數生成均值和方差一樣的對數正態分布隨機數，使得氣泡大小分布更符合實際。
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展開 FLUENT的附加模型population balance model可以用于計算氣泡流的破碎及匯聚。本例使用歐拉多相流配合PBM模型模擬氣泡在流動過程中的破碎及凝聚現象。
1、模型描述
計算域幾何如圖1所示。采用如圖所示的圓柱形容器。氣泡從底部inlet入口進入，從outlet出口流出。幾何尺寸如圖所示。由于本例的軸對稱特征，因此采用軸對稱模型。注意：FLUENT的2D軸對稱模型要求對稱軸為x軸。計算域模型如圖2所示。Axis沿著x軸方向，后邊的重力加速度即沿著x軸負方向。劃分網格，生成msh文件。
圖1 幾何模型
圖2 計算域模型
2、導入網格
打開Fluent 14.0，讀入上一步生成的msh文件。Scale計算域，檢查是否在正確的尺寸上。選擇[Transient]模擬，設置重力方向x軸負方向，并且設置2D Space為Axisymmetric。如圖3所示。
圖3 基本設置
3、選擇模型
激活PBM模型需要通過TUI命令。在TUI窗口中輸入define/models/addon-module，然后輸入yes回車即可激活PBM模型。
多相流模型選擇Eulerian模型，歐拉相數量為2。如圖4所示。
圖4 多相流模型
湍流模型選擇標準k-e模型，標準壁面函數。湍流多相流模型采用mixture，如圖5所示。
圖5 湍流模型
雙擊models中的population balance模型，選擇discrete，進入圖6所示對話框，進行如圖所示設置。
圖6 PBM設置
具體含義可以參考fluent PBM手冊，這里簡要的說明一下。
Kv為增長因子，geometric ratio為幾何對數方法，與后面的ratio exponent相對應。
展開 本教程演示了運用歐拉和群體平衡模型對氣泡破碎與凝聚過程的設置和求解。幾何模型為二維模型。
1 啟動Workbench并建立分析項目
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進入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，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）依次右鍵選擇模型入口邊界和出口邊界，在彈出快捷菜單中選擇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）設置網格尺寸為0.005m，Smoothing選擇High。
（4）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。
（5）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。
（6）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。
展開 [本例來自于Fluent 13.0官方教程]
FLUENT的附加模型population balance model可以用于計算氣泡流的破碎及匯聚。本例使用歐拉多相流配合PBM模型模擬氣泡在流動過程中的破碎及凝聚現象。
1、模型描述
計算域幾何如圖1所示。采用如圖所示的圓柱形容器。氣泡從底部inlet入口進入，從outlet出口流出。幾何尺寸如圖所示。由于本例的軸對稱特征，因此采用軸對稱模型。注意：FLUENT的2D軸對稱模型要求對稱軸為x軸。計算域模型如圖2所示。Axis沿著x軸方向，后邊的重力加速度即沿著x軸負方向。劃分網格，生成msh文件。
圖1 幾何模型
圖2 計算域模型
2、導入網格
打開Fluent 14.0，讀入上一步生成的msh文件。Scale計算域，檢查是否在正確的尺寸上。選擇[Transient]模擬，設置重力方向x軸負方向，并且設置2D Space為Axisymmetric。如圖3所示。
圖3 基本設置
3、選擇模型
激活PBM模型需要通過TUI命令。在TUI窗口中輸入define/models/addon-module，然后輸入yes回車即可激活PBM模型。
多相流模型選擇Eulerian模型，歐拉相數量為2。如圖4所示。
圖4 多相流模型
湍流模型選擇標準k-e模型，標準壁面函數。湍流多相流模型采用mixture，如圖5所示。
圖5 湍流模型
雙擊models中的population balance模型，選擇discrete，進入圖6所示對話框，進行如圖所示設置。
圖6 PBM設置
具體含義可以參考fluent PBM手冊，這里簡要的說明一下。
Kv為增長因子，geometric ratio為幾何對數方法，與后面的ratio exponent相對應。
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使用 Fluent 軟件以二維方式模擬單個 3 毫米氣泡在水中上升的過程。包含 Fluent 案例文件。
Fluent Meshing簡介
-集成于FLUENT操作環境中(Meshing Mode)
-基于TGRID 發展完善
-包含從CAD導入到體網格生成的完整流程
-兩套工作環境：基于樹狀列表Outline based-(舊工作流程) 、基于流程(模板）Workflow based
1、問題介紹
氣液兩相管流在石油、化工、能源、制冷等工業領域中大量存在。氣泡在生存發展過程中往往會導致噪聲和引起管道振動，自來水管路中如有空氣時往往會產生嘯叫聲和管道劇烈振動。掌握流動過程中氣泡的生成、發展及其破裂等動力規律是控制氣液兩相流氣動噪聲的基礎。
為了實現在一段管道中大量初始氣泡的隨機分布（如圖1所示），通過Fluent的journal文件結合matlab程序實現。
接fluent流固耦合，氣液，氣固兩相流，pbm氣泡碰撞，破碎，pbm顆粒碰撞長大，udf碰撞機理，動量源，質量源，能量源，顆粒壁面吸附，初始化溫度場，流場相關udf等。
內容介紹
介紹了ANSYS全新產品FLUENT MESHING，提供了全新的基于Ribbon風格的界面，提高了操作的便捷性，改善了用戶的體驗，同時提供了基于包面方法的全自動腳本生成網格、基于ANSA集成FLUENT MESHING的網格生成、基于SCDM結合FLUENT MESHING等多種網格生成流程。
課程內容
本視頻介紹了ANSYS全新產品 Fluent Meshing，提供了全新的基于Ribbon
內容介紹
介紹了ANSYS全新產品FLUENT MESHING，提供了全新的基于Ribbon風格的界面，提高了操作的便捷性，改善了用戶的體驗，同時提供了基于包面方法的全自動腳本生成網格、基于ANSA集成FLUENT MESHING的網格生成、基于SCDM結合FLUENT MESHING等多種網格生成流程。
FLUENT的附加模型population balance model可以用于計算氣泡流的破碎及匯聚。本例使用歐拉多相流配合PBM模型模擬氣泡在流動過程中的破碎及凝聚現象。
1、模型描述
計算域幾何如圖1所示。采用如圖所示的圓柱形容器。氣泡從底部inlet入口進入，從outlet出口流出。幾何尺寸如圖所示。由于本例的軸對稱特征，因此采用軸對稱模型。注意：FLUENT的2D軸對稱模型要求對稱軸為
流體的運動過程
整體網格
邊界層網格
注：此案例適用于初級學者，高手請繞道吧
兩相流是fluent中比較常用的一中應用，本案例模擬一個氣泡在液體中，由于浮力的作用，自己上升，獲取瞬態的這一現象
具體的結果如下圖所示
新手對于案例中理解起比較困難，簡單描述如下：
模型直接建立為一個2D平面即可，不需要單獨劃分氣泡和空氣及液體
將平面設置為混合材料，然后進行初始化，全部設置混合材料的的空氣組份
