管道突擴(kuò)解析

1、利用Gambit對(duì)計(jì)算區(qū)域離散化和指定邊界條件類型1.建立模型本例使用UG NX建模，入口半徑R仁0.1m，出口半徑R2=0.2 m,入口管 長(zhǎng)L1=1m，擴(kuò)張管長(zhǎng)L2=2m?？紤]到對(duì)稱性僅建立一半，如圖：現(xiàn)在將該模型導(dǎo)出為 parasolid，得到文件2.x_t（UG建模過程不做介紹， 我們將直接給 出2.x_t文件。）2.將模型導(dǎo)入Gambit在Gambit中選擇File/Import/Parasolid命令，選取先前生成的文件2.x_t，則二 維離心泵模型被裝入到Gambit （注意取消選中make toleran）。結(jié)果如圖:3.網(wǎng)格劃分為了對(duì)幾何區(qū)域劃分網(wǎng)格，單擊Operation

2、/ Mesh / Face / Mesh Fac按鈕，彈 出如圖所示的Mesh Face對(duì)話框。在Faces列表框中選取整個(gè)區(qū)域，在 Elements 列表框中選擇Quad （矩形單元），在Type列表框中選拌Submap （結(jié)構(gòu)網(wǎng)格）， 選中Scheme命令組中的Apply復(fù)選框，然后，從Spaci ng區(qū)域的列表框中選擇 Interval Size （指定網(wǎng)格間隔），在文本框中輸入 0.01，選中該區(qū)域中的Apply復(fù) 選框，最后選中Options區(qū)域中的Mesh復(fù)選框，單擊Apply按鈕，則生成流體區(qū) 域的網(wǎng)格。ii旦ii耳旦旦i叵亟養(yǎng)睡鎰迪 ii iimiiliii uaiii .ai

3、iiiiiaiiiaiBi iMI » I罷周國益函i同i腐蹄僉一 一一一一一一一一一一 一 Miii軽蓋丫 ： ：-二：-: :; I ： = ： = ：； ：4邊界條件類型和區(qū)域類型的設(shè)定(1) 指定邊界類型單擊 Operation / Zones / Specify Boundary Type按鈕，彈出 SpecifyBou ndary Types對(duì)話框在對(duì)話框中，進(jìn)行如下操作：將Type欄選為Velocitynlet，在Entity欄選取Edges,并選中左邊界作為進(jìn)口 邊界。將Type欄選為Outflow，在Entity欄選取Edges,并選中右邊界作為出口邊界。 將Typ

4、e欄選為Wall，在Entity欄選取Edges,并選中組成6個(gè)葉片的所有邊作 為壁面邊界1.將Type欄選為Symmetry，在Entity欄選取Edges,并選中下邊界作為對(duì)稱邊 界。對(duì)于剩余的Wall邊界，因?yàn)樵趯?dǎo)入Flue nt中會(huì)自動(dòng)生成，我們這里不做設(shè)置。Specify Bnundary TypesSpecify Continuijm TypsFLUENT 5曲FLUENT 5/ENameTypeA<1紜幻>AcUon:* Addv Modityv Deletev Delete all_J Show labelsShow colorsNameTypeA<1.d&#

5、163;>Action:* AddModifyy De舊怕y Delelg allShow labels Show colorsHame;Type：Name:Type:FLUID i ILalielTy|jeA7<3紜Q>Remove|Edit|LabelType0<1ORemove|Edit|Entity:Faces iApply I Reset I OuseSpecify Boundary Types對(duì)話框Specify Con ti nuum Types對(duì)話框(2) 設(shè)定區(qū)域類型單擊 Operation/Zones/Specify Continuum Types

6、按鈕。 彈出 Specify Contin uum Types對(duì)話框，該對(duì)話框用于指定區(qū)域類。因?yàn)檫@里只有一個(gè)流體區(qū)域，我們這里可以不用設(shè)置，導(dǎo)入Flue nt后會(huì)自動(dòng) 生成。最后，選擇File / Export / Mesh命令，給定文件名(如2.msh)，并選中Export 2D Mesh復(fù)選框，可將上述網(wǎng)格存盤。二、利用Fluent求解器進(jìn)行求解1 網(wǎng)格文件的讀入、檢查及顯示等選擇File ReacRCas將網(wǎng)格文件2.msh導(dǎo)入，選擇Display Grid顯示網(wǎng)格，如圖:! n n n iu44-»： n in $ s U444-?-：2：- 3aoctm.aoiJFLUE

7、NT EJ3： 口1 甲 pns 曲1(Flue nt中的網(wǎng)格顯示選擇File -Chec對(duì)網(wǎng)格文件進(jìn)行檢查，這里要注意最小的網(wǎng)格體積（minimum volume）值一定要大于 0。2 選擇計(jì)算模型按下述過程選擇求解器的格式與計(jì)算模型，并設(shè)置運(yùn)行環(huán)境：（1）選擇求解器。選擇Define/Models/Solver命令，彈出圖所示的Solver對(duì) 話框。在Salver選項(xiàng)組中選擇Segregated（分離式求解器），在Space選項(xiàng)組中選 擇2D （二維問題），在Time選項(xiàng)組中選擇Steady （穩(wěn)態(tài)流動(dòng)），其他用默認(rèn)值。Formulation* Implicit廣 ExplicitTime

8、* SteadyUnsteadyPorous Formulation* Superficial VelocityPhysical VelocitySolver Pressure BasedDensity BasedSpacep 2DAxisymmetric Axisymmetric Swirl 3DVelocity FormulationAbsoluteRelativeGradient Option* Green-Gauss Cell BasedGreen-Gauss Node BasedLeast Squares Cell BasedOKI Cancel Help |(2)設(shè)置運(yùn)行環(huán)境。選擇

9、Define/Operating Conditions命令，彈出圖所示的Operati ng Con ditio ns對(duì)話框。保持設(shè)置不變。(3)設(shè)置湍流模型。選擇Define/Models/Viscous命令，彈出Viscous Model對(duì)話框，如圖所示。保留圖所示的默認(rèn)設(shè)置，即表示選擇標(biāo)準(zhǔn)k-模型，模型的系數(shù)均用默認(rèn)值。ModelInviscidLaminarSpalart-Allmaras (1 eqn k-epsilon 2 eqn)k-omega (2 eqn)Reynolds Stress (5 eqn)Model ConstantsCmuB-091C1-Epsilonk-eps

10、ilon Model<* StandardRNG' RealizableNear-Wall Trealment* Standard Wall Functions Non-Equilibrium Wall FunctionsEnhanced Wall Treatment User-Defined Wall FunctionsCE-Epsllun7-92TKE Prandtl NumberUser-Defined FunctiionsTurbulent Viscosityn oneTKE Pramdtl NumbernoneTDR Prandtl NumbernonePrandtl

11、Numbers3 定義物理性質(zhì)本例中流動(dòng)介質(zhì)為水，F(xiàn)LUENT材料數(shù)據(jù)庫中已包含water liquid這一介質(zhì),因此，直接復(fù)制即可。為此，選擇 Define/Materials命令，彈出Materials對(duì)話框,單擊Database按鈕，打開 FLUENT材料數(shù)據(jù)庫，在新對(duì)話框的Fluid Materials下 拉列表中選擇wafer-1iquid，單擊Copy按鈕。單擊Close按鈕關(guān)閉Materials對(duì)話樞。4 設(shè)置邊界條件選擇 Define/ Boundary Conditions命令，打開 Boundary Conditions對(duì)話框，然 后按下述過程操作：（1）設(shè)置進(jìn)口邊界。將進(jìn)

12、日In let設(shè)為velocity-in let（速度進(jìn)口邊界條件），在Velocity Inlet對(duì)話框的Velocity Magnitude文本框中輸入“ 0.5” m/s （取自已知 條件）。注意：此處Turbule nee邊界條件采用默認(rèn)設(shè)置，而具體到實(shí)際情況需采用已 有的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行大致估計(jì)(十分重要)，這里不做詳細(xì)介紹。(2)定義流動(dòng)區(qū)域。選中Fluid區(qū)域，在Material Name下拉列表中，選擇Water-liquid，單擊0K按鈕關(guān)閉對(duì)話框其他邊界條件保持默認(rèn)設(shè)置。5 求解設(shè)置過程如下：（1）選擇求解控制參數(shù)。選擇 Solve / Controls/Solution命令，

13、彈出Solution Controls對(duì)話框。在 Discretization選項(xiàng)組中，對(duì) Momentum（動(dòng)量），Turbulenee Kin etie En ergy（湍動(dòng)能）和 Turbule nee Dissipatio n Rate（耗 散率），均選擇 See ond order Upwind （二階迎風(fēng)各式），其余用默認(rèn)值。Under-Relaxation FactorsEquationsPressure-Velocity CouplingSIMPLEPressure0.3Density Body Forces MomentumDiscretizationPressureStan

14、dardMomentumSecond Order UpwindSecond Order UpwindTurbulent Kinetic Energy jsecond Order UpwindTurbulent Dissipation RateOK | Default | Cancel | Help(2)啟動(dòng)繪制殘差功能。選擇 Solve/Monitors/Residual命令，彈出residualMonitors對(duì)話框。在options選項(xiàng)組中，選中Plot復(fù)選框，其余用默認(rèn)值。Residual MonitorsOptions StoragePllottingF Print V PlotIte

15、rations1000 亠Wiindow g上NormalizationIteratioms qqqNormalize 7 ScaleAxes+» Curves.Convergence CriterionabsoluteCheckAbsoluteResidualMonitor Convergence Criteriacontinuity 麗莊0-601x-uelocity I7P0.001y-uelocity 7I7bTobi|k層Q0?001epsilon醺就OKPlot Renorm Cancel Help(3) 用進(jìn)口的流動(dòng)初始條件初始化整個(gè)流場(chǎng)的解。選擇Solve/Initi

16、alize/Initialize 命令，彈出 Solution Initialization 對(duì)話框。在Compute From下拉中選擇速度入口Solution Initial zationie+01le-02ie-Q301<35Iterations4LJEMT酣曲車昨回FLUENT 0 Fluent Inc數(shù)為400,其余用默認(rèn)值。單擊Iterate,迭代開始。(4)保存設(shè)置文件。選擇File/Write/base命令，將當(dāng)前設(shè)置保存到案例文件。(5)動(dòng)迭代計(jì)算。選擇Solve/ Iterate命令，彈出Iterate對(duì)話框，設(shè)置迭代次6 保存結(jié)果選擇File Write Case

17、& Data保存所有的設(shè)置和所有的數(shù)據(jù)三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理1 .顯示壓力等值線。通過Display: Con tours命令，打開Con tours對(duì)話框如下:Max pascal12307816Min (pascaQ |-858?401i7Auto Range Clip to Range Draw Profiles Draw GridLevels SetupSurfaces default-interior outflow. 2 symmetry. 3 velocily_inleLl walle| =Surface Name PatternSurface Types=J =axiscli

18、p-surfexhaust-fanfanwCloseDisplay Compute IHelp2 .顯示速度矢量圖。通過 Display:Vectors 命令,VectorsOptionsI Node Values2 Global Range7 Auto Range 廠 Clip to Range 17 Auto ScaleDraw GridVectors ofStyleScaleSkipVector Oplions.Custom Vectors.+»Surface Name PatternSurfaces2 =default-interior ouitflow.2 symmetry.! velocity_lnlet.1 wallSurface Types|=|axis clip-surf exhaust-fanfan*Close IHelpDisplayComputeTiiiiBiiiiiB