Fluent回流模擬的案例
通風(fēng)機(jī)箱內(nèi)回流模擬
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說(shuō)明
本案例介紹了通風(fēng)機(jī)箱內(nèi)回流模擬，本次計(jì)算為穩(wěn)態(tài)計(jì)算，雷諾數(shù)大約為5000.
計(jì)算域：高3m，長(zhǎng)9m，入口長(zhǎng)度為0.168m，出口長(zhǎng)度為0.48m
物質(zhì)屬性：密度1.225kg/m3，粘度1.7894E-5kg/m-s
邊界條件：入口流速為0.45m/s
網(wǎng)格劃分
采用矩形網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量為13728
計(jì)算設(shè)置
本次計(jì)算為穩(wěn)態(tài)湍流計(jì)算。
物質(zhì)屬性
計(jì)算物質(zhì)設(shè)置為空氣，設(shè)置它的密度和粘性
湍流模型
選擇湍流模型
邊界條件
設(shè)置入口流速及湍流參數(shù)
設(shè)置壓力出口
計(jì)算結(jié)果
計(jì)算域速度場(chǎng)云圖
計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比
y=2.916高度處水平速度值對(duì)比圖表
注意：這里用到的是歸一化數(shù)據(jù)，fluent計(jì)算數(shù)據(jù)的y軸坐標(biāo)水平速度值要除以入口速度0.455。
參考文獻(xiàn)
A. Restivo, Turbulent Flow in Ventilated Rooms, Ph.D. Thesis, University of London, UK, 1979.
展開(kāi) LS-DYNA中自適應(yīng)ISPG方法的最新進(jìn)展及其應(yīng)用--回流焊、膠粘劑流動(dòng)和涂層模擬
ISPG可有效地求解涉及強(qiáng)表面張力效應(yīng)的自由表面流動(dòng)問(wèn)題，如回流焊，粘膠流動(dòng)和壓縮成形等。ISPG基于完全隱式拉格朗日粒子伽遼金方法求解考慮液體粘度、表面張力和接觸角的Navier-Stokes方程，可精確地保持流體體積，能夠精確地模擬回流焊過(guò)程中焊球形狀形成的過(guò)程（考慮自由表面流、表面張力和附著力），研究回流焊工藝過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，如翹曲、橋接和虛焊等。
上圖中左一案例為具有強(qiáng)表面張力的自由表面的回流焊模擬，焊球在溫度影響下逐漸展現(xiàn)流體的性質(zhì)，在接觸壁面時(shí)，其表面在表面附著力的作用下擴(kuò)張，形成非常大的變形。由于使用的是不可壓的流體求解器，模擬過(guò)程中焊球的體積變化幾乎為零，說(shuō)明ISPG方法在保持體積方面表現(xiàn)非常優(yōu)秀。中間案例為由于熱膨脹引起PCB電路板翹曲中回流焊焊接的過(guò)程，在流體表面施加邊界條件進(jìn)行流固耦合計(jì)算，模擬過(guò)程精確預(yù)測(cè)了每個(gè)焊球的變形過(guò)程。右一案例顯示了具有10,000個(gè)焊球的大型模型，該模型包含3200萬(wàn)單元并使用320核CPU，基于全隱式計(jì)算，計(jì)算在2天內(nèi)完成，展示了LS-DYNA ISPG計(jì)算大規(guī)模模型的強(qiáng)大能力。
ISPG方法的基本理論。作為一種流體求解器，ISPG以拉格朗日方式求解Navier-Stokes方程，同時(shí)加入流體的連續(xù)性方程和不可壓縮條件，通過(guò)動(dòng)量守恒光滑算法，基于隱式求解得到相對(duì)應(yīng)的壓力、速度和位移。
展開(kāi) LS-DYNA中自適應(yīng)ISPG方法的最新進(jìn)展及其應(yīng)用--回流焊、膠粘劑流動(dòng)和涂層模擬
ISPG可有效地求解涉及強(qiáng)表面張力效應(yīng)的自由表面流動(dòng)問(wèn)題，如回流焊，粘膠流動(dòng)和壓縮成形等。ISPG基于完全隱式拉格朗日粒子伽遼金方法求解考慮液體粘度、表面張力和接觸角的Navier-Stokes方程，可精確地保持流體體積，能夠精確地模擬回流焊過(guò)程中焊球形狀形成的過(guò)程（考慮自由表面流、表面張力和附著力），研究回流焊工藝過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，如翹曲、橋接和虛焊等。
上圖中左一案例為具有強(qiáng)表面張力的自由表面的回流焊模擬，焊球在溫度影響下逐漸展現(xiàn)流體的性質(zhì)，在接觸壁面時(shí)，其表面在表面附著力的作用下擴(kuò)張，形成非常大的變形。由于使用的是不可壓的流體求解器，模擬過(guò)程中焊球的體積變化幾乎為零，說(shuō)明ISPG方法在保持體積方面表現(xiàn)非常優(yōu)秀。中間案例為由于熱膨脹引起PCB電路板翹曲中回流焊焊接的過(guò)程，在流體表面施加邊界條件進(jìn)行流固耦合計(jì)算，模擬過(guò)程精確預(yù)測(cè)了每個(gè)焊球的變形過(guò)程。右一案例顯示了具有10,000個(gè)焊球的大型模型，該模型包含3200萬(wàn)單元并使用320核CPU，基于全隱式計(jì)算，計(jì)算在2天內(nèi)完成，展示了LS-DYNA ISPG計(jì)算大規(guī)模模型的強(qiáng)大能力。
ISPG方法的基本理論。作為一種流體求解器，ISPG以拉格朗日方式求解Navier-Stokes方程，同時(shí)加入流體的連續(xù)性方程和不可壓縮條件，通過(guò)動(dòng)量守恒光滑算法，基于隱式求解得到相對(duì)應(yīng)的壓力、速度和位移。
展開(kāi) FLUENT非預(yù)混燃燒模擬 附FLUENT非預(yù)混燃燒模型下載
本教程的目的是準(zhǔn)確地模擬在300千瓦BERL燃燒室的燃燒過(guò)程。這類(lèi)問(wèn)題可以通過(guò)物質(zhì)輸運(yùn)模型或非預(yù)混燃燒模型來(lái)模擬。在本教程中，將使用非預(yù)混燃燒模型來(lái)建立和解決天然氣燃燒問(wèn)題。
1 啟動(dòng)FLUENT并導(dǎo)入網(wǎng)格
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開(kāi)始”→“所有程序”→ANSYS 19.1→Fluid Dynamics→FLUENT 19.1命令，啟動(dòng)FLUENT 19.1。
（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(jìn)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(dǎo)入網(wǎng)格）對(duì)話框，選擇文件名為berl.msh的網(wǎng)格文件，單擊OK按鈕便可導(dǎo)入網(wǎng)格。
（4）導(dǎo)入網(wǎng)格后，在圖形顯示區(qū)將顯示幾何模型。
（5）單擊主菜單中Mesh→Check按鈕，檢查網(wǎng)格質(zhì)量，確保不存在負(fù)體積。
（6）單擊主菜單中Mesh→Transform→Scale按鈕，在View Length Unit In中選擇mm，在Mesh Was Created In中選擇mm，單擊Scale按鈕并關(guān)閉窗口。
（7）單擊主菜單中Results→Graphics→Views按鈕，在Mirror Planes中選擇axis-2，單擊Apply按鈕并關(guān)閉窗口。
（8）單擊主菜單中File→Write→Case按鈕，彈出Select File（保存項(xiàng)目）對(duì)話框，在Case File中填入battery，單擊OK按鈕便可保存項(xiàng)目。
展開(kāi) 
fluent 電化學(xué)模擬 模擬鋰電池放電 ￥50
模擬的是Kim論文里面的鋰離子電池放電行為。
使用NTGK模型。使用的電池是15Ah LiMn2O4正極/石墨陽(yáng)極電池。電池幾何模型如下圖所示。這里主要研究的是在不同放電速率下電池的行為。
包括case 和data 文件
滑移網(wǎng)格模擬閥門(mén)開(kāi)啟，全程操作視頻（包括fluent設(shè)置），全部模型+ICEM文件+fluent文件 ￥120
滑移網(wǎng)格模擬閥門(mén)開(kāi)啟，全程操作視頻（包括fluent設(shè)置），全部模型+ICEM文件+fluent文件
fluent VOF模擬潰壩，水流沿河渠流向下游（含網(wǎng)格劃分及fluent全程操作視頻和計(jì)算文件） ￥60
fluent VOF模擬潰壩，水流沿河渠流向下游（含網(wǎng)格劃分及fluent全程操作視頻和計(jì)算文件）
水中上升的氣泡，使用 Fluent 軟件以二維方式模擬單個(gè) 3 毫米氣泡在水中上升的過(guò)程。包含 Fluent 案例文件 ￥10
使用 Fluent 軟件以二維方式模擬單個(gè) 3 毫米氣泡在水中上升的過(guò)程。包含 Fluent 案例文件。
FLUENT空化模擬
（8）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。
4 設(shè)置材料
（1）雙擊A4欄Setup項(xiàng)，打開(kāi)Fluent Launcher對(duì)話框，單擊OK按鈕進(jìn)入FLUENT界面。
（2）單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，彈出Create/Edit Materials（材料）對(duì)話框。單擊Fluent Database按鈕彈出Fluent Database Materials對(duì)話框，選擇water liquid和water vapor，單擊Copy按鈕確認(rèn)。
5 定義模型
（1）單擊命令結(jié)構(gòu)樹(shù)中General按鈕，彈出General（總體模型設(shè)定）面板。在SolverTime中選擇Steady。
（2）在模型設(shè)定面板Models中雙擊Multiphase按鈕，彈出Multiphase Model（多相流模型）對(duì)話框，選擇Mixture，單擊OK按鈕確認(rèn)并關(guān)閉對(duì)話框。
（3）在模型設(shè)定面板Models中雙擊Multiphase下的Phases按鈕，彈出Phase（多相流設(shè)置）對(duì)話框，在Phase-1對(duì)話框中，Phase Material選擇water-liquid，在Phase-2對(duì)話框中，Phase Material選擇water-vapor，單擊OK按鈕確認(rèn)并關(guān)閉對(duì)話框。
（4）在Phase設(shè)定對(duì)話框中，雙擊Interaction按鈕，彈出Phase Interaction對(duì)話框，在Mass選項(xiàng)卡中，Number of Mass Transfer Mechanisms選擇1，在Mechanism中選擇cavitation，單擊OK按鈕確認(rèn)退出。
展開(kāi) 用 Fluent 進(jìn)行飛機(jī)模擬 ￥10
這項(xiàng)工作展示了使用 ANSYS Fluent 執(zhí)行飛機(jī) CFD 仿真。 Fluent 模擬結(jié)果文件也可供下載。
Fluent模擬聚氨酯材料對(duì)密封煤層的熱傳導(dǎo)性能 ￥20
1、 建立模型
建立4m*3m*0.1m的聚氨酯傳熱模型如下：
三維模型
其中：
1、模型整體寬4m，高3m，厚0.47m，其中聚氨酯厚0.1m，煤/封閉墻厚度為4m；
2、聚氨酯內(nèi)部溫度測(cè)點(diǎn)位于聚氨酯形心，外表面溫度測(cè)點(diǎn)位于外側(cè)面中心；
3、煤/封閉墻的溫度測(cè)點(diǎn)位于聚氨酯接觸面中心向己側(cè)0.05m；
4、煤與聚氨酯接觸處增加溫度測(cè)點(diǎn)。
2、 網(wǎng)格劃分
在保證一定的計(jì)算精度和適當(dāng)?shù)挠?jì)算時(shí)間的前提下，對(duì)于單純的熔化/凝固傳熱模型，通過(guò)mesh對(duì)模型進(jìn)行面網(wǎng)格劃分，面網(wǎng)格選用四邊形網(wǎng)格，最小網(wǎng)格尺度大小設(shè)置為 5mm，為保證聚氨酯與煤/封閉墻的接觸面處傳熱計(jì)算更準(zhǔn)確，需對(duì)接觸面處網(wǎng)格進(jìn)行加密處理，設(shè)置網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)間距增長(zhǎng)率為1.05，如下圖所示，由于模型結(jié)構(gòu)規(guī)整，為保證體網(wǎng)格質(zhì)量，體網(wǎng)格選用六面體結(jié)構(gòu)型網(wǎng)格，模型劃分完產(chǎn)生面網(wǎng)格132100，體網(wǎng)格3450000。
網(wǎng)格及內(nèi)部部分切面網(wǎng)格（六面體結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格）
對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行質(zhì)量檢查如下：
網(wǎng)格質(zhì)量檢查
經(jīng)過(guò)檢查，網(wǎng)格的縱橫比、翹曲度和最大最小角度都符合要求，網(wǎng)格質(zhì)量極好。
三、邊界設(shè)置
1、 煤/封閉墻外表面（裸露在空氣中）和底面設(shè)置為對(duì)流傳熱邊界，向外界環(huán)境散熱（convention wall），封閉墻外表面與空氣接觸，對(duì)流傳熱系數(shù)20，底面與大地接觸，對(duì)流傳熱系數(shù)100；
2、 聚氨酯外表面溫度較高且與空氣直接接觸，對(duì)流傳熱系數(shù)100，底面與大地接觸，對(duì)流傳熱系數(shù)100；
3、 聚氨酯與煤/封閉墻的接觸面設(shè)置為傳熱耦合面；
4、 環(huán)境溫度設(shè)定為20℃。
5、 聚氨酯反應(yīng)生熱以?xún)?nèi)熱源形式定義函數(shù)UDF如下：
展開(kāi) 
FLUENT旋流分離器模擬
本教程將通過(guò)一個(gè)完整的三維穩(wěn)態(tài)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬過(guò)程，模擬旋流分離器中粒子的流動(dòng)過(guò)程。
1 啟動(dòng)Workbench并建立分析項(xiàng)目
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開(kāi)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(kāi)”對(duì)話框。
（2）在彈出的“打開(kāi)”對(duì)話框中選擇文件路徑，導(dǎo)入幾何體文件。
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）依次右鍵選擇模型下邊界和上邊界，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對(duì)話框，輸入名稱(chēng)inlet，outlet1和outlet2，單擊OK按鈕確認(rèn)。
（3）設(shè)置網(wǎng)格尺寸為0.02m。在Quality中，Smoothing選擇High。
（4）右鍵單擊模型樹(shù)中Mesh選項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項(xiàng)，開(kāi)始生成網(wǎng)格。
（5）網(wǎng)格劃分完成以后，單擊模型樹(shù)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。
展開(kāi) Fluent戰(zhàn)機(jī)外氣動(dòng)模擬流程
1 引言
Fluent Meshing中的Fault Tolerant流程為模擬復(fù)雜模型外氣動(dòng)帶來(lái)了一定的便捷。本文以一架縮比模型戰(zhàn)機(jī)為例說(shuō)明 Fluent對(duì)于一個(gè)極端復(fù)雜模型的外氣動(dòng)的仿真流程，僅供示例，部分參數(shù)的取值不具有實(shí)際工程意義，在工程中需按照實(shí)際情況合理設(shè)置網(wǎng)格、計(jì)算域和計(jì)算參數(shù)等。
2 前處理
原模型是一個(gè)極端復(fù)雜裝配體，部件繁多，而且許多面體沒(méi)有正確地實(shí)體化，逐個(gè)清理特征必然花費(fèi)大量時(shí)間。在SpaceClaim中打開(kāi)CAD模型，先框選機(jī)翼上的logo，用填充功能除去logo。
接下來(lái)使用收縮幾何功能，設(shè)置包面間隙為3mm，并勾選保留特征，特征角度閾值設(shè)置為12°。合適的包面間隙尺寸可能需要反復(fù)調(diào)試，以達(dá)到能夠保留自己所需要的特征的目的為準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)外包面操作，獲得一個(gè)刻面化的外包面幾何。在Fluent的外氣動(dòng)模擬前處理中，如遇到極端復(fù)雜的幾何，最好先在SpaceClaim中做這樣的預(yù)處理，因?yàn)橛袝r(shí)Fluent Meshing對(duì)于極端復(fù)雜的臟幾何并不一定能處理，尤其是像本文中這樣有大片沒(méi)有實(shí)體化的模型。
如果后續(xù)對(duì)于主翼、垂尾、副翼、尾噴等部位有不同的網(wǎng)格局部加密要求，也可以提前在SpaceClaim中包圍這些部位分別創(chuàng)建BOI幾何并設(shè)置Name Selection。這里不做演示。
因?yàn)楹罄m(xù)需要為戰(zhàn)機(jī)設(shè)置外流場(chǎng)的Enclosure，保存為scdoc文件并導(dǎo)入Fluent Meshing的Fault-Tolerant流程中。在導(dǎo)入幾何時(shí)，Advanced option中可以選擇進(jìn)行再次刻面，并設(shè)置刻面尺寸大小、特征角等。
在幾何描述階段，F(xiàn)low Type選擇繞物體的外流場(chǎng)。
展開(kāi) FLUENT管道內(nèi)氣體擴(kuò)散模擬
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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(kāi)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(shù)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(kāi) FLUENT段塞流模擬
（2）計(jì)算收斂完成后，單擊單擊主菜單中File→Close Fluent按鈕退出FLUENT界面。
9 結(jié)果后處理
（1）雙擊C4欄Results項(xiàng)，進(jìn)入CFD-Post界面。
（2）單擊任務(wù)欄中Local->Isosurface按鈕，彈出等值面設(shè)定面板。Variable選擇Phase 1.Volume Fraction，在Value中填入0.8，單擊Apply按鈕確認(rèn)。
