氣泡上升過程模擬的案例
水中上升的氣泡，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 ￥10
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。
多相流——VOF模型計算氣泡上升過程
應(yīng)用VOF模型對氣泡在自由液面的上升過程做了簡單的數(shù)值分析，此分析過程為2維，實際計算中可以計算3維運動，氣泡在自由液面中的運動大多數(shù)為螺旋上升狀態(tài)，模擬時需要注意氣液兩相表面張力的設(shè)置，可以通過查資料獲得，時間步長的設(shè)置很重要，若設(shè)置不合適氣泡的形狀會在上升過程中失真。有朋友遇到此類數(shù)值分析的可以聯(lián)系我。
fluent中兩相流模擬-氣泡上升 ￥19
注：此案例適用于初級學(xué)者，高手請繞道吧
兩相流是fluent中比較常用的一中應(yīng)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(tài)的這一現(xiàn)象
具體的結(jié)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(shè)置為混合材料，然后進行初始化，全部設(shè)置混合材料的的空氣組份
通過region方法，將平面中下方水的部分切割出來，通過patch賦予水的材料
同樣方法，將氣泡切割出來，通過patch賦予空氣的材料
設(shè)置求解步數(shù)和保存的頻率，求解即可
不同時刻氣泡位置的結(jié)果如下
不同時刻的速度過程如下所示
展開 氣泡上升至液面的數(shù)值仿真 ￥500
本案例仿真了液體中一氣泡上升至液面的過程，基于COMSOL軟件，采用兩相流方法模擬了這一過程，仿真結(jié)果如圖所示：
感興趣的朋友，如想詳細了解仿真過程，可下載模型源文件進行查看，歡迎進行交流！
歐拉模擬流化床內(nèi)氣泡形成過程與壓降 ￥9.9
歐拉模擬流化床內(nèi)氣泡形成過程與壓降
case data mesh
快樂學(xué)習(xí)，用流體知識解決實際問題（8）---氣泡上升，搖擺，破碎,fluent應(yīng)用實例
backgroud:
水中有氣泡是一個非常普通的現(xiàn)象，但是如果用肉眼觀察這個過程，可能是有些困難，那么如果用軟件實現(xiàn)這個過程，我們是不是可以看的更加仔細和直觀
goal:
模擬氣泡在水中的上升過程
method:
模型：2D
幾何：40MM，高100MM，
網(wǎng)格類型：四面體
網(wǎng)格生成：ICEM(本來ICEM不可以做2D網(wǎng)格，所以在ＩＣＥＭ中生成的２Ｄ網(wǎng)格有一個節(jié)點的厚度，然后所有邊都設(shè)置周期性)，質(zhì)量>０.４
模擬軟件：Fluent，瞬態(tài)
過程：首先在fluent中patch出來一個圓的氣泡，大小可以自定。
氣泡中設(shè)置空氣，其他設(shè)置為水，設(shè)置重力方向，考慮表面張力
后處理：
techplot360處理，把瞬態(tài)結(jié)果導(dǎo)入進去就可以觀看動畫。
quesition:
空氣在水中上升事實上是一個隨機的過程，每次的路徑其實都不是一樣的。那么我的問題是，如果用軟件模擬，如果使用同樣的初始化設(shè)置，那么兩次模擬出來的結(jié)果是一樣嗎？？？？
展開 CAE模擬分析-量化氣泡質(zhì)量，氣泡跟蹤環(huán)游記
V7.4 后處理求解與新氣體模型的簡介，分析量化氣泡質(zhì)量
氣體跟蹤環(huán)游記
在使用模擬軟件的過程中，對于“氣孔”的分析，一直都是難點。
首先，氣泡的完整物理過程包括了：產(chǎn)生、成長、合并、分裂和消亡
工程師需要在金屬液流動過程中，一幀一幀地仔細尋找包卷的區(qū)域。但這樣還不行，因為隨著金屬液的填充，包卷區(qū)域會變得越來越小，等到小于一個網(wǎng)格大小的時候，包卷區(qū)域就會消失，氣泡不見了！其實氣泡還會跟著金屬液的流動，繼續(xù)運動的。
然后，比較常用的判據(jù)是Max. pressure，最大壓強，用這個指標(biāo)，來過濾出氣體風(fēng)險的區(qū)域。算是定性分析了。
在 Cast-Designer v7.4 中，開發(fā)出了后處理求解器，其核心價值就是在眾多的模擬結(jié)果中，重新把需要的數(shù)據(jù)分析一遍，替代了工程師一幀一幀去尋找的工作。也彌補了求解器無法計算出小于一個網(wǎng)格的氣孔的缺陷。
后處理求解器可以從氣體被金屬液包卷的那一瞬間開始跟蹤，就算是一個氣泡被沖散為兩個或者三個，又或者是由于金屬液的流動，兩個氣泡合并在一起了，都能被記錄并跟蹤到。而且能定量到氣體質(zhì)量，單位為毫克。
另外，還可以考慮到初始氣體的溫度，膨脹和壓力的影響；還有真空環(huán)境下，氣體質(zhì)量的減少；排氣道的位置和排氣效應(yīng)。
下一期，我們再講一下，更多的應(yīng)用，如何分辨表面氣孔，內(nèi)部氣孔，連通性氣孔。
C家精講，初衷是用最短的時間，分享一些鑄造工藝設(shè)計與分析的經(jīng)驗。雖然是點點滴滴，愿能匯流成河，如果鑄友們喜歡，
請點“在看”或分享，也歡迎留言。
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展開 水庫水位上升過程中土壩滲流分析
水庫水位上升過程中土壩滲流分析
LS-DYNA | 水下爆炸氣泡脈動過程 ￥135
問題描述
炸藥水下爆炸后爆轟產(chǎn)物會以氣泡的形式存在，內(nèi)外壓差導(dǎo)致氣泡的膨脹與回縮坍塌，此過程稱為氣泡脈動。由于重力的作用，使得靜水壓力沿水深呈梯度分布，因此氣泡在脈動的過程中，還會伴隨著氣泡形狀的變化以及上浮等問題。受流體內(nèi)壓力不均的影響，最終會氣泡射流，破壞氣泡完整性而潰滅。
對氣泡射流的研究是水下爆炸重要的研究課題。在數(shù)值計算中可通過設(shè)置靜水壓力沿水深梯度變化的方法來模擬靜水壓環(huán)境，在LS-DYNA中可采用*INITIAL_HYDROSTATIC_ALE關(guān)鍵字完成靜水壓力的設(shè)置。
圖 水下氣泡脈動及壓力釋放過程
----------張思遠，王志強等《水下針-板放電氣泡脈動及沖擊特性》
計算模型
采用二維ALE算法建立軸對稱數(shù)值計算模型。計算模型寬為10m，高為10m，其中上部分為空氣（3m），下部分為水（7m），通過體積填充的方式在水下5m處填充球形TNT藥包（半徑為2cm）。采用*INITIAL_HYDROSTATIC_ALE關(guān)鍵字施加由重力引起的靜水壓力梯度。
圖 計算模型
計算結(jié)果
通過計算最終得到了球形TNT藥包在水下5m處起爆后，前1.5個周期內(nèi)氣泡脈動以及氣泡形狀的演變過程，如下圖所示。
圖 氣泡形狀變化
小結(jié)與思考
（1）氣泡脈動過程的模擬具有較高的網(wǎng)格尺寸敏感性，
（2）采用二維軸對稱模型能夠降低網(wǎng)格數(shù)量，且能實現(xiàn)很好的計算結(jié)果；
（2）另外*ALE_AMBIENT_HYDROSTATIC也能實現(xiàn)靜水壓力梯度設(shè)置。
模型K文件、建模視頻及講解文檔見付費內(nèi)容，謝謝支持！
展開 解決射出過程中的氣泡缺陷（下篇）
? 增加儲料背壓
增加儲料時的背壓，保證熔膠充填過程中密度，減少后續(xù)收縮。
? 檢查緩沖墊料是否足夠
檢查緩沖墊料是否足夠，保證射出量。
? 改善冷卻系統(tǒng)設(shè)計
通過優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，使塑件表面冷卻均勻且內(nèi)外冷卻速度一致，減少真空泡的形成。
總結(jié)
真空泡的形成與射出過程中的多個因素有關(guān)，通過精細調(diào)整射出工藝參數(shù)和模具設(shè)計，可以有效減少或避免真空泡的產(chǎn)生，提高塑件的整體質(zhì)量。
總的來說，雖然真空泡和氣泡都會影響塑件的質(zhì)量，但它們產(chǎn)生的具體原因和解決策略各有側(cè)重。因此第一步的氣泡類型判斷是最重要的，只要這樣現(xiàn)場人員才能快速「對癥下藥」。
展開 金屬頂刊《Acta Materialia》原位觀察泡沫金屬氣泡的形核和生長過程！（材料學(xué)網(wǎng)）
BESSYⅡEDDI光束線的白光束層析成像和同步衍射裝置
第一個成核階段非常均勻，孔隙率低，形成球形氣泡。
吸附物是主要的氣源。晶形點與TiH2沒有局部相關(guān)關(guān)系，而與AlMg50粒子有局部相關(guān)關(guān)系(氣泡的形成與晶形的消失/熔化相一致)發(fā)泡過程中形成的AlMg-β相和燒結(jié)過程中產(chǎn)生的微孔)。
圖3. AlSi8Mg4合金早期發(fā)泡階段(孔隙率小于25 %)。分離氣泡的斷層圖像和3D圖像的垂直截面(頂部)顯示了第一次孔隙率增加的時刻(左圖，t = 41秒)和孔隙率達到25 %時(右圖，t = 65秒)。箭頭表示TiH2，氣泡是黑色的，鋁基體顯示為灰色，吸收較弱的富鎂區(qū)域用藍色標(biāo)出。下圖顯示了實驗時間內(nèi)的溫度曲線以及氣泡密度和孔隙率。測量是在TOMCAT束線進行的。
由于合金的熔化和大量液相的快速形成，第二成核階段是突然和不均勻的。
圖4 (a)圖3中AlSi8Mg4樣品中氣泡球度和平均值的分布與發(fā)泡溫度的關(guān)系;(b)進入第二個氣泡形成階段球形度突變(550 ~ 560°C)時氣泡尺寸的分布。
在第二個氣泡形成階段之后，觀察到明顯的泡沫老化階段，伴隨著氣泡的生長、聚結(jié)和聚集。
圖5. 中心:AlSi8Mg4樣品中AlMg50顆粒內(nèi)部成核氣泡的比例(紅色曲線)，氣泡密度(黑色，圖3)，大粒徑AlMg50顆粒中氣泡嵌入到各自顆粒表面的距離分布(藍色標(biāo)號)。上圖:觀察體積在0秒(左)和30秒(右)時間內(nèi)的顆粒(灰色)和氣泡(紅色)的3D表示。
展開 
[案例分析]Fluent模擬氣泡的破碎與凝聚
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(xiàn)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(fù)方向。劃分網(wǎng)格，生成msh文件。
圖1 幾何模型
圖2 計算域模型
2、導(dǎo)入網(wǎng)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(shè)置重力方向x軸負(fù)方向，并且設(shè)置2D Space為Axisymmetric。如圖3所示。
圖3 基本設(shè)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(shù)量為2。如圖4所示。
圖4 多相流模型
湍流模型選擇標(biāo)準(zhǔn)k-e模型，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)。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(shè)置。
圖6 PBM設(shè)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(shù)方法，與后面的ratio exponent相對應(yīng)。
Bins為直徑的數(shù)量，這里共有6組直徑氣泡，最小直徑0.001191，最大直徑是根據(jù)kv及ratio計算出來的。
展開 學(xué)習(xí)記錄——Workbench含斜拉索&橋梁&小車行駛過程數(shù)值模擬
駛過程數(shù)值模擬
駛過程數(shù)值模擬
今天學(xué)習(xí)的案例是Workbench含斜拉索&橋梁&小車行駛過程數(shù)值模擬。難點是小車行駛過程中整車產(chǎn)生的重力引起的輪胎變形的不同等效形式和復(fù)雜時域載荷如何施加到系統(tǒng)模型當(dāng)中。
本案例還是遵循377原則，即三大步三小步。如圖所示。
1.前處理
1.1幾何模型系統(tǒng)的構(gòu)建
導(dǎo)入模型如圖所示。
1.2材料模型系統(tǒng)的構(gòu)建
密度：7850
楊氏模量：210e9
泊松比：0.3
1.3有限元模型系統(tǒng)的構(gòu)建
1.3.1材料賦予
1.3.2連接關(guān)系：轉(zhuǎn)動、固定和移動
1.3.3網(wǎng)格劃分
2.求解
2.1載荷邊界條件
轉(zhuǎn)動副
2.2位移邊界條件
2.3求解設(shè)定
時間0.1s，初始步數(shù)25，最小步數(shù)20，最大步數(shù)250，打開大變形。
下面是本案例的思維導(dǎo)圖。
展開 FLUENT氣泡破碎與凝聚模擬
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(shè)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(tǒng)下執(zhí)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(qū)創(chuàng)建分析項目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(dǎo)入幾何體文件。
3 劃分網(wǎng)格
（1）雙擊A3欄Mesh項，進入Meshing界面，在該界面下進行模型的網(wǎng)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(rèn)。
（3）設(shè)置網(wǎng)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(wǎng)格。
（5）網(wǎng)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(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 FLUENT模擬氣泡的破碎與凝聚
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(xiàn)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(fù)方向。劃分網(wǎng)格，生成msh文件。
圖1 幾何模型
圖2 計算域模型
2、導(dǎo)入網(wǎng)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(shè)置重力方向x軸負(fù)方向，并且設(shè)置2D Space為Axisymmetric。如圖3所示。
圖3 基本設(shè)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(shù)量為2。如圖4所示。
圖4 多相流模型
湍流模型選擇標(biāo)準(zhǔn)k-e模型，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)。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(shè)置。
圖6 PBM設(shè)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(shù)方法，與后面的ratio exponent相對應(yīng)。
Bins為直徑的數(shù)量，這里共有6組直徑氣泡，最小直徑0.001191，最大直徑是根據(jù)kv及ratio計算出來的。
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