FLUENT算例二——明渠流动
5 利用FLUENT求解 • 启动FLUENT，2d • 读入mesh文件File→Read →Case 6 VOF模型设定 • 对网格操作：① Grid→Check, ② Grid→Scale, ③ Display→Grid • 设置计算模型 ① VOF模型设置： Define→Models →Multiphase, ―Volume of Fluid‖, ―Number of Phases‖-2, OK ② 设置求解器类型： Define→Models →Solver, ―Solver‖-Segregated, ―Time‖Unsteady, OK ③ 设置湍流模型： Define→Models →Viscous, ―Model‖-k-epsilon, OK • 设置物性： Define →Materials，“Material Type‖-fluid, ―Order Material By‖Name, ―Fluent Fluid Materials‖-water liquid, Copy, Close •设置主相和第二相: Define→Phase, ① 定义空气为主相： Phase-1, Primary Phase, 输入air，OK ②定义水为第二相： Phase-2, Secondary Phase, 输入water; Phase Material-water liquid, OK ③ 定义两相的相互作用： Phases, Interaction, Close, OK
卡曼涡街与非定常流动
2、结果后处理
• 显示压力云图 • 速度矢量图 • 显示流线

FLUENT算例二——明渠流动
问题描述 如图所示，一个高6m，宽3m的水罐，刚开始阀门BC关闭，水罐中水位高4m， 水面与大气相连接。突然打开阀门BC，罐中的水从罐底出水口流向明渠。要求 模拟突然打开阀门BC后，水流动模型。本例中，水和空气具有分界面，属于多 相流问题，FLUENT中，处理多相流问题最常用模型为VOF（Volume Of Fluid） 模型。 3 F 大气 E
卡曼漩涡物理模型
卡曼漩涡与定常流动
1 创建模型 • 启动GAMBIT • 创建二维几何模型 ①创建点：平面边界点E、F、G、H，圆面边界点O、A、B ②创建线：平面边界线 ③创建面：平面、圆面、面布尔运算得流动区域 2 网格划分 ①划分边网格：圆周Spacing 40，EF和GH Spacing 20，FG和HE Spacing 100。 ②划分面网格：“Quad‖，Spacing 1 3 边界和区域类型设定 ①设定边界条件：EF为速度入口VELOCITY_INLET，GH为出口OUTFLOW， 其他边默认为壁面WALL。 ②设定区域 4 网格输出 File→Export →Mesh，选中Export2-D(X-Y)Mesh，单击“Accept‖，输出完毕， 单击File→Save。
FLUENT软件包概述
前处理软件GAMBIT
FLUENT求解器 后处理软件
FLUENT软件包基本构成
GAMBIT • 构造几何模型 • 划分网格 • 指定边界和区域类型
CAD/CAE 等其它软件
prePDF GeoMesh
FLUENT • 网格输入 • 物理模型 • 边界条件 • 流体物性确定 • 计算 • 结果后处理 Tecplot 后处理程序
卡曼涡街与非定常流动
1、选择计算模型
• 定义基本求解器： Define →Models →Solver，在Time选项组中，点选“Unsteady‖，即非定常解; • 指定其它计算模型 Define →Models →Viscous，默认值，即层流。 • 设置Inlet边界条件 点选Inlet、点击Set , Velocity Magnitude输入0.01，其它系统默认值。 • 求解方法的设置及控制 ① 设置求解参数 Solve →Controls → Solution, 默认值， ②初始化 Solve →Initialize→ Initialize， “Compute From‖-―inlet‖ ，Init-ApplyClose ③ 打开残差图Solve →Monitors→ Residual，点选Plot， “Window‖输入1， OK ④设置动画Solve →Animate→ Define. ―Animation Sequences‖- 1, ―sequence-1‖-1, ―Define‖ –In Memory, ―Windows‖-1-Set, ―Contours‖-Filled-Surfaces. ⑤保存File →Write→ Case&Data ⑥迭代Solve →Iterate. Time Step Size: 0.5; Number Time Steps:250; Max Iterations per Time Step: 40.
卡曼漩涡与定常流动
5 利用FLUENT求解 • 选择FLUENT求解器，2d，“Run‖ • 读入网格并进行相关操作 ① File→Read →Case ，② Grid→Check, ③ Grid→Scale, ④ Display→Grid • 选择计算模型： ① Define →Models →Solver，点选“Steady‖，即定常解; ② Define →Models →Viscous，默认值，即层流。 • 设置操作环境： Define →Operating Conditions，默认值。 • 定义流体物理性质： Define →Materials，复制water-liquid。 • 设置边界条件： Define →Boundary Conditions， ① 设置流体材料，点选fluid 、点击Set，②设置进口边界条件，点选Inlet、点 击Set , Velocity Magnitude输入0.005，③ 设置出口边界条件，点选Outlet、点击 Set , Flow Rate Weighting 输入1， ④ 设置其它边界条件，默认WALL。 • 求解方法的设置及控制 ① 设置求解参数 Solve →Controls → Solution, 默认值，②初始化 Solve →Initialize→ Initialize， “Compute From‖-―inlet‖ ，Init-Apply-Close ③ 打开残 差图Solve →Monitors→ Residual，点选Plot， “Window‖输入1， OK，④保存 当前文件File →Write→ Case&Data。
4
1
5 I
1
D A
H C G B 9
J
水罐物理模型示意图
FLUENT算例二——明渠流动
1 创建模型 • 启动GAMBIT • 创建二维几何模型 ①创建点：水罐边界点A、B、C、D、E、F，明渠边界点G、H、I、J ②创建线：水罐边界线，明渠边界线 ③创建面：水罐面ABCDEF，明渠面BCGHIJ 2 网格划分 ①直接划分面网格：Spacing 0.1，Element-Quad，Type-Submap。 3 边界和区域类型设定 ①设定空气压力入口边界条件：EF，Name-―in‖，Type- ―PRESSURE_INLET‖ 。 ②设定空气压力出口边界条件：HI、IJ， Name-―out‖，Type―PRESSURE_OUTLET‖ ③设定连续区域，Operation Zones-Specify Continuum-Types，默认值， GAMBIT将默认两个面为连续的，其它边界将默认为WALL边界。 4 网格输出 File→Export →Mesh，选中Export2-D(X-Y)Mesh，单击“Accept‖，输出完毕， 单击File→Save。
TGrid 2D三角网格 3D四面网格 混合网格
GAMBIT的基本步骤
GAMBIT启动界面 GAMBIT用户操作界面
基本步骤 • 构造几何模型：2D模型——―点-线-面”；3D模型——―搭积木” • 划分网格：线网格-面网格-体网格 • 指定边界和区域类型：边界类型——壁面边界、入口边界、出口边界、 对称边界等；区域类型——流体、固体；静止区域、动坐标系区域等。
FLUENT的基本步骤
• 读入网格文件，File→Read →Case，并对网格进行检查、修改、标度、平移、 光顺等，网格文件不包括任何边界条件、流动参数等； • 选择FLUENT求解器，Define →Models →Solver，基于压力求解器和基于密度 求解器；隐式求解和显式求解；求解器其它设置。 • 选择FLUENT运行环境， Define →Operating Conditions，选择操作压力、设置 重力。 • FLUENT材料定义， Define →Materials，材料属性、复制已有材料、修改已复 制材料、创建新材料。 • FLUENT湍流模型选择， Define →Models →Viscous，包括7种模型。 • 边界条件确定， Define →Boundary Conditions，速度入口、压力入口、质量入 口、压力出口、无穷远出口、壁面、流体、固体、周期性、对称、内部边界条 件等。 • 求解方法的设置及控制，求解参数Solve →Controls → Solution 、初始化Solve →Initialize→ Initialize 、残差控制Solve →Monitors→ Residual 、保存当前文件 File →Write→ Case&Data 。 • 开始迭代， Solve →Iterate • 显示结果， Display →Contours
FLUENT算例二——明渠流动
5 利用FLUENT求解 • 启动FLUENT，2d • 读入mesh文件File→Read →Case 6 VOF模型设定 • 设置运算环境: Define →Operation Conditions ① Operating Pressure 101325, Reference Pressure Location, (x,y)-(0,6) ② 设置重力：Gravity, -9.8 ③ 设置工作流体密度：1.225 • 设置边界条件: 先定义混合相, 然后定义第二相, 无需定义主相 ① 定义空气入口边界: in, pressure-inlet; Phase-mixture-Set, 0.01, OK; Phasewater-Set, Volume Fraction-0, OK ② 定义空气出口边界: out, pressure-outlet; Phase-mixture-Set, 0.01, OK; Phasewater-Set, Backflow Volume Fraction-0, OK ③ 默认其它边界条件, OK • 设置求解策略 ① 设置求解参数: Solve→Controls →Solution, PISO, Under-Relaxation Factors-1; Body Force Weighted, OK ② 定义残差监视器: Solve→Monitors →Residual. Plot, OK; ③ 默认其它边界条件, OK