旋風(fēng)分離器的建模及fluent模擬

1、Gambit建模局部本次模擬為一旋風(fēng)別離器，具體設(shè)置尺寸見(jiàn)建模過(guò)程，用空氣作為材料模擬流場(chǎng)。為方便圖形截取，開(kāi)始先設(shè)置界面為白色窗體，依次點(diǎn)擊“Edit，“Defaults，“GRAPHICS，選擇“WINDOWS_BACKGROUND_COLOR設(shè)置為“White，點(diǎn)擊Modify。關(guān)閉對(duì)話(huà)框。1 利用Gambit建立幾何模型1. 雙擊翻開(kāi)Gambit，2. 先創(chuàng)立橢圓柱依次點(diǎn)擊“Operation下的“Geometry創(chuàng)立體“Volume，點(diǎn)擊“Create Real Frustum，輸入數(shù)據(jù)基于Z軸正方向創(chuàng)立“height 475；radius1 36.25；radius3 95，點(diǎn)擊A

2、pply，生產(chǎn)橢圓柱體。如圖1-1，圖1-2。圖1-2橢圓柱生成圖圖1-1橢圓柱設(shè)置對(duì)話(huà)框3. 創(chuàng)立圓柱體再次利用創(chuàng)立橢圓柱按鈕，輸入數(shù)據(jù)基于Z軸正方向創(chuàng)立“height 285；radius1 95；radius3 95，點(diǎn)擊Apply。移動(dòng)剛剛創(chuàng)立的圓柱體，依次點(diǎn)擊“Geometry，“Volume，點(diǎn)擊“Move/copy，選擇剛剛創(chuàng)立的圓柱體，點(diǎn)擊“MoveTranslate，輸入移動(dòng)的數(shù)據(jù)“X=0，Y=0，Z=475，并選擇Connected Geometry，點(diǎn)擊Apply。如圖1-3，1-4所示。 圖1-5生成小圓柱體圖1-4圓柱體生成圖圖1-3圓柱體移動(dòng)設(shè)置對(duì)話(huà)框 同樣的方法創(chuàng)

3、立小圓柱體，輸入數(shù)據(jù)基于Z軸正方向創(chuàng)立“height 150；radius1 32；radius3 32，點(diǎn)擊Apply。同樣的方式移動(dòng)小圓柱體，點(diǎn)擊“MoveTranslate，輸入移動(dòng)的數(shù)據(jù)“X=0，Y=0，Z=665，不選擇Connected Geometry，點(diǎn)擊Apply。如圖1-5，圖1-6，圖1-7所示。圖1-8實(shí)體圖圖1-7小圓柱體移動(dòng)生成圖 圖1-6小圓柱體移動(dòng)命令對(duì)話(huà)框 顯示實(shí)體圖，如圖1-8。4. 將小圓柱體進(jìn)行分割，分成上下兩個(gè)圓柱面，點(diǎn)擊“Split Volume，選擇被分割的圓柱體Volume2，選擇下部組合體為分割體，點(diǎn)擊“Bidirectional和connec

4、ted，點(diǎn)擊Apply。刪除Volume3。如圖1-9，圖1-10所示。圖1-10生成實(shí)體圖圖1-9實(shí)體分割命令對(duì)話(huà)框 5. 創(chuàng)立旋風(fēng)別離器進(jìn)風(fēng)口，點(diǎn)擊依次點(diǎn)擊“Geometry，“Volume，“create real brick，基于中心，輸入數(shù)據(jù)“width 140 ，depth 38，height 95，點(diǎn)擊Apply。如圖1-11，圖1-12所示。移動(dòng)矩形風(fēng)口，依次點(diǎn)擊“Geometry，“Volume，“Move/copy Volumes，選擇“MoveTranslate，輸入“X=70，Y=-76，Z=712.5，點(diǎn)擊Apply。如圖1-13所示。將矩形與旋風(fēng)別離器體使用布爾運(yùn)算

5、合為一體，依次點(diǎn)擊“Geometry，“Volume，“Unite Real Volume。圖1-13移動(dòng)長(zhǎng)方體圖圖1-12生成長(zhǎng)方體圖圖1-11創(chuàng)立長(zhǎng)方體命令對(duì)話(huà)框6. 創(chuàng)立分割圓柱體，基于Z軸正方向，輸入圓柱體尺寸 “height 1000，radius1 95，radius3 95，點(diǎn)擊Apply。如圖1-14所示。分割旋風(fēng)別離器主體，點(diǎn)擊“Geometry，“Volume，“Split Volume，選擇被分割體旋風(fēng)別離器主體，選擇分割體剛剛創(chuàng)立的大圓柱體，選擇連接“connected，點(diǎn)擊Apply。那么旋風(fēng)別離器上部進(jìn)風(fēng)口與本體分成相連的兩局部。圖1-14創(chuàng)立分割體圖圖1-15創(chuàng)立

6、分割面圖圖1-16分割命令對(duì)話(huà)框7. 創(chuàng)立矩形分割面。直接點(diǎn)擊“Geometry，“face，“create Real Rectangular Face，基于Z軸正方向，輸入矩形面尺寸“Width 400，Height 400，點(diǎn)擊Apply。移動(dòng)剛剛生成的面，點(diǎn)擊“Geometry，“face，“Move/Copy Face，選擇“MoveTranslate，輸入“X=0，Y=0，Z=665，點(diǎn)擊Apply。如圖1-15所示。利用剛剛生成的分割面分割旋風(fēng)別離器柱體上半局部。點(diǎn)擊“Geometry，“Volume，“Split Volume，選擇被分割體，選擇剛剛建立的分割面，點(diǎn)擊Apply。

7、如圖1-16。至此生成了幾何模型。如圖1-17所示。圖1-17實(shí)體模型二劃分實(shí)體網(wǎng)格1.劃分進(jìn)風(fēng)口位置網(wǎng)格。依次單擊Operation下的“Mesh，“Volume，“Mesh Volume，選擇Volume 1，選擇元素“Hex/Wedge，類(lèi)型“Cooper，選擇源面“Face 18，F(xiàn)ace 19，選擇Spacing 網(wǎng)格個(gè)數(shù)“Interval count 20。生成如圖2-1所示。2. 劃分出上部出風(fēng)口柱體網(wǎng)格。在上面操作根底上，選擇Volume 1，選擇元素“Hex/Wedge，類(lèi)型“Cooper，選擇源面“Face 7，F(xiàn)ace 9，選擇Spacing 網(wǎng)格個(gè)數(shù)“Interval

8、count 30。生成如圖2-1，圖2-2所示。 圖2-1劃分網(wǎng)格對(duì)話(huà)框圖2-2生成實(shí)體網(wǎng)格3.劃分旋風(fēng)別離器上部柱體網(wǎng)格。在以上操作根底上，選擇Volume 7，選擇元素“Hex/Wedge，類(lèi)型“Cooper，選擇源面“Face 23，F(xiàn)ace 25，選擇Spacing 網(wǎng)格個(gè)數(shù)“Interval count 40。生成如圖2-3，圖2-4所示。圖2-3劃分網(wǎng)格對(duì)話(huà)框圖2-4生成實(shí)體網(wǎng)格圖4. 劃分旋風(fēng)別離器下部圓柱柱體及圓臺(tái)網(wǎng)格。在以上操作根底上，選擇Volume 5，選擇元素“Hex/Wedge，類(lèi)型“Cooper，選擇源面“Face 1，F(xiàn)ace 25，F(xiàn)ace11，選擇Spacin

9、g 網(wǎng)格個(gè)數(shù)“Interval count 40。生成如圖2-5，圖2-6所示。圖2-6生成實(shí)體網(wǎng)格圖圖2-5劃分網(wǎng)格對(duì)話(huà)框 5.網(wǎng)格檢查，依次點(diǎn)擊“Examine mesh，“Range，“3DElement，滑動(dòng)水平滾動(dòng)條檢查網(wǎng)格質(zhì)量。三定義邊界1.定義速度入口邊界。依次單擊“Zone Command Button，“Specify Boundary Types，選擇“Add，輸入Name“velocity_inlet.1，選擇速度入口，選擇進(jìn)口面，點(diǎn)擊Apply，成功定義速度入口面。如圖3-1所示。2.定義出口邊界。同樣的方法，依次單擊“Zone Command Button，“Spec

10、ify Boundary Types，選擇“Add，輸入Name“outflow.2，選擇OUTFLOW，選擇出面，點(diǎn)擊Apply，成功定義出口面。如圖3-2所示。3.定義交界面。同樣的方法，定義位于旋風(fēng)別離器內(nèi)部小圓柱面的下圓面為INTERFACE面。如圖3-3所示。保存文件，點(diǎn)擊“File，“Save。輸出網(wǎng)格，點(diǎn)擊“File，“Export，“mesh，不選擇“Export 2-D(X-Y)，輸入文件名“cyclone，點(diǎn)擊“Accept，那么在默認(rèn)保存位置生成一個(gè)cyclone.msh文件。至此完成Gambit建模。 圖3-3設(shè)置交界面對(duì)話(huà)框圖3-2設(shè)置出口邊界對(duì)話(huà)框圖3-1設(shè)置入口邊

11、界對(duì)話(huà)框Fluent模擬局部一 網(wǎng)格處理1. 雙擊翻開(kāi)。選擇三維單精度求解器，單擊“Run，翻開(kāi)操作界面。如圖1-1。2. 讀入網(wǎng)格，依次單擊“File，“Read，“Case，選擇之前建立的cyclone.msh文件。3. 檢查網(wǎng)格，依次點(diǎn)擊“Grid，“Check，留意到最小網(wǎng)格為正，無(wú)負(fù)體積。如圖1-2。圖1-2網(wǎng)格檢查局部?jī)?nèi)容圖圖1-1初始翻開(kāi)界面4設(shè)置計(jì)算區(qū)域尺寸，依次單擊“Grid，“Scale，選擇“Grid Was Created In為“mm，單擊“Scale變換尺寸，完成計(jì)算域尺寸設(shè)置。再次檢查網(wǎng)格，提示需要設(shè)置“Interface面。5.單擊“display，“Grid可

12、以查看網(wǎng)格。二選擇計(jì)算模型 1定義根本求解器。依次點(diǎn)擊“Define，“Models，“Solver。保持原有默認(rèn)設(shè)置，即如圖2-1所示。圖2-2定義湍流模型對(duì)話(huà)框圖2-1定義Slover求解器對(duì)話(huà)框2.湍流模型的選擇。依次點(diǎn)擊“Define，“Models，“Viscous。翻開(kāi)“Viscous Model對(duì)話(huà)框，選擇“k-epsilon(2 eqn)，在展開(kāi)的“k-epsilon Model中選擇“RNG，在“RNG Option中選擇旋流占優(yōu)“Swirl Dominated Flow，其他保持默認(rèn)。單擊OK，關(guān)閉此對(duì)話(huà)框。相關(guān)設(shè)置如圖2-2所示。三.定義流體物理屬性假設(shè)工作流體為空氣。依

13、次點(diǎn)擊“Define，“Material，保持默認(rèn)設(shè)置不變。如圖3-1所示。四.操作環(huán)境設(shè)置依次點(diǎn)擊“Define，“Operating Conditions，翻開(kāi)Operating Conditions對(duì)話(huà)框，不考慮重力影響，保持所有默認(rèn)設(shè)置不變，單擊OK，并關(guān)閉對(duì)話(huà)框。如圖4-1所示。圖4-1定義環(huán)境量求解器對(duì)話(huà)框圖3-1定義材料對(duì)話(huà)框五.定義邊界條件依次點(diǎn)擊“Define，“Boundary Conditions，翻開(kāi)Boundary Conditions對(duì)話(huà)框。依次設(shè)置邊界條件如下。設(shè)置速度入口velocity_inlet.1。點(diǎn)擊邊界velocity_inlet.1，單擊“Set，彈

14、出邊界條件設(shè)置對(duì)話(huà)框。設(shè)置速度大小“Velocity Magnitude為30，設(shè)置湍流強(qiáng)度和水力直徑“Intensity and Hydraulic Diameter分別為10%，0.0543。其他邊界條件保持默認(rèn)。如圖5-1所示。圖6-1定義交界面對(duì)話(huà)框圖5-1定義速度入口對(duì)話(huà)框 六.Interface交界面的設(shè)置 依次點(diǎn)擊“Define，“Grid Interface，翻開(kāi)Grid Interface對(duì)話(huà)框。在Grid Interface下面的文本框中輸入所有設(shè)置的交界面的名稱(chēng)為“TempA，然后在Interface Zone 1下面的列表中選擇interface.3，同樣在Interf

15、ace Zone 2下面的列表中選擇interface.4，單擊Create圖標(biāo)，即創(chuàng)立了一個(gè)名為T(mén)empA的交界面。如圖6-1所示。七.求解設(shè)置1設(shè)置求解控制參數(shù)。依次點(diǎn)擊“Solve，“Controls，“Solution翻開(kāi)求解器參數(shù)對(duì)話(huà)框，所有設(shè)置保持默認(rèn)，單擊OK，關(guān)閉對(duì)話(huà)框。如圖7-1所示。2初始化。依次點(diǎn)擊“Solve，“Initialize，“Initialize，翻開(kāi)對(duì)話(huà)框，完成初始化操作。3翻開(kāi)殘差圖。依次點(diǎn)擊“Solve，“Monitors，“Residual，翻開(kāi)對(duì)話(huà)框，選中“Plot，重新設(shè)置殘差收斂標(biāo)準(zhǔn)為1e-6，點(diǎn)擊OK，關(guān)閉對(duì)話(huà)框。如圖7-2所示。 圖7-2殘差

16、監(jiān)視器對(duì)話(huà)框圖7-1求解控制參數(shù)對(duì)話(huà)框 4保存文件。依次點(diǎn)擊“File，“Write，“Case and Date。5進(jìn)行迭代計(jì)算。設(shè)置迭代步數(shù)4000次。在計(jì)算到1755步時(shí)，對(duì)話(huà)框顯示迭代收斂。如圖7-3，圖7-4所示。圖7-4殘差監(jiān)視圖線(xiàn)圖7-3設(shè)置迭代對(duì)話(huà)框八計(jì)算結(jié)果的處理1做三個(gè)截面作為后處理的截面。依次點(diǎn)擊“Surface，“Iso Surface，翻開(kāi)如圖8-1對(duì)話(huà)框。在“Surface of Constant中選擇Grid，選擇“X-coordinate，設(shè)置“Iso-Values值為0，輸入“New Surface Name為“X=0。創(chuàng)立一個(gè)名為“X=0的平面。圖8-1創(chuàng)立

17、截面對(duì)話(huà)框同樣的方式設(shè)置基于Z軸的兩個(gè)截面。在“Surface of Constant中選擇Grid，選擇“Z-coordinate，設(shè)置“Iso-Values值為0.645，輸入“New Surface Name為“Z=645。創(chuàng)立一個(gè)名為“Z=645的平面。在“Surface of Constant中選擇Grid，選擇“Z-coordinate，設(shè)置“Iso-Values值為0.36，輸入“New Surface Name為“Z=360。創(chuàng)立一個(gè)名為“Z=360的平面。2顯示三個(gè)截面的矢量圖。依次點(diǎn)擊“Display，“Vectors。保持其他“Vectors of下的Velocity選擇

18、不變，在Color By下面的列表中分別選擇“Velocity和“Tangential Velocity，選擇Surfaces下的X=0平面，Scale輸入5，點(diǎn)擊Display，調(diào)整視圖，點(diǎn)擊“Display，“Views，選擇左視圖“l(fā)eft顯示平面上的速度矢量分布圖。如圖8-2，圖8-3所示。圖8-2設(shè)置顯示矢量圖對(duì)話(huà)框圖8-3生成矢量圖對(duì)話(huà)框同樣的方法查看Z平面的速度矢量示意圖，將“Display，“View視圖設(shè)置為top。如圖8-4為Z=645截面矢量示意圖，如圖8-5為Z=360截面矢量示意圖。圖8-4 Z=645截面矢量圖圖8-5 Z=360截面矢量圖3查看壓力圖。依次點(diǎn)擊“Display，“Contours，選擇“Contours Of“Pressure下的“Static Pressu