Fluent分析一個(gè)例子

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1、由于目前我尚未開始我的課題，下面我就利用fluent對(duì)空氣在一個(gè)噴管內(nèi)的流動(dòng)做流場(chǎng)分析‘fluent用的是有限體積法來進(jìn)行計(jì)算仿真。該噴管模型如下：這是一段縮放型噴管，空氣在壓力作用下從左端進(jìn)入噴管,從右端出來。進(jìn)口的壓力為1atm,出口的平均壓力為0.843atmo管直徑為40mm,長(zhǎng)度為160mm。圖1噴管示意圖如上圖所示，空氣在一個(gè)大氣壓的作用下通過平均背壓為0.843atm的縮放型噴管。背壓是以正弦波的規(guī)律變化的，即我要做的工作是在gambit中建立該噴管的二位模型，再利用fluent求解器計(jì)算噴管內(nèi)的不定常流動(dòng)。首先，利用gambit建立二維噴管的計(jì)算模型。模型如下圖所示。由于

2、噴管是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此先建立上半部分的模型。建模完成以后，對(duì)各條邊進(jìn)行節(jié)點(diǎn)劃分。然后再創(chuàng)建結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格如下圖所示。SillIIIIIIII1I11I1II1lllllllllllllllUIUHIIUIV圖3區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格圖網(wǎng)格劃分完成以后，開始設(shè)置邊界類型。設(shè)置網(wǎng)格類型包括以下兒個(gè)步驟：⑴確定進(jìn)口邊界類型；（2）確定岀口邊界類型；（3）確定固壁邊界類型；（4）定義對(duì)稱面。以上工作都完成以后，要輸出網(wǎng)格文件。輸出網(wǎng)格文件以后，再利用fluent進(jìn)行噴管內(nèi)流動(dòng)的仿真計(jì)算。利用fluent進(jìn)行噴管內(nèi)流動(dòng)的仿真計(jì)算步驟如下：(1)讀入網(wǎng)格文件，讀入網(wǎng)格文件以后，將會(huì)在信息反饋窗口顯

3、示網(wǎng)格的有關(guān)信息，如果沒有錯(cuò)誤就可以繼續(xù)進(jìn)行，若有錯(cuò)誤，要重新設(shè)定gambit中的網(wǎng)格。(2)下面再檢查網(wǎng)格，fluent將會(huì)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行各種檢查，并將結(jié)果在信息反饋窗口中顯示出來，其中要特別注意最小體積一項(xiàng)，要確保為正數(shù)，否則無法計(jì)算。(3)檢查網(wǎng)格沒有問題后，要顯示網(wǎng)格。由于顯示的網(wǎng)格圖形不是整體，而僅僅是圖形的一半。為了更好的顯示網(wǎng)格圖形，可以利用鏡面反射功能，以對(duì)稱面為鏡面，進(jìn)行對(duì)稱反射并構(gòu)成一個(gè)整體。如下圖所示：圖4整體區(qū)域的網(wǎng)格圖(4)設(shè)置長(zhǎng)度單位及壓強(qiáng)單位，由于fluent默認(rèn)的長(zhǎng)度單位是m,要將單位改成mm；再重新設(shè)定壓強(qiáng)的單位，定義壓強(qiáng)的單位為大氣壓atm,它不是flue

4、nt的默認(rèn)單位，其默認(rèn)單位為Pa。(5)建立求解模型。選擇耦合、隱式求解器，先求解定常流動(dòng)，將求解的值作為非定常流動(dòng)的初始值。再選擇湍流模型為Spalart-Allmaras模型，該湍流模型是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的一方程模型，僅考慮了動(dòng)量的傳遞方程。在氣體動(dòng)力學(xué)中，對(duì)于有固壁邊界的流動(dòng)，利用Spalart-Allmaras模型計(jì)算邊界層內(nèi)的流動(dòng)以及壓力梯度較大的流動(dòng)都可得到較好的結(jié)果。(6)設(shè)置流體屬性。選擇理想氣體定律來計(jì)算流體的密度。此時(shí)，fluent會(huì)白動(dòng)激活求解能量方程，不用再到能量方程設(shè)置對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置了。(7)設(shè)置邊界條件。先將初始?jí)簭?qiáng)設(shè)置為Oatm后，在邊界條件設(shè)置時(shí)，將是以絕對(duì)

5、壓強(qiáng)給定的。邊界條件中壓強(qiáng)的給定總是相對(duì)于工作壓強(qiáng)的。分別設(shè)置噴管的入口和出口邊界條件。(1)求解定常流動(dòng)。先進(jìn)行流場(chǎng)初始化，再設(shè)置求解器參數(shù)，再設(shè)置殘差監(jiān)視器，設(shè)置出口質(zhì)量流量監(jiān)視器。殘差曲線如下圖所示：MassFlowRate(kg⑸圖6出口質(zhì)量流量監(jiān)測(cè)變化曲線質(zhì)量曲線說明了解得收斂性。(8)下而做出定常流動(dòng)速度矢量。如下圖所示：2.44e-01圖7速度矢量圖定常流動(dòng)計(jì)算顯示，通過噴管的流速最高可達(dá)262m/so(1)顯示壓強(qiáng)的分布996101978e-01960e-01943e-019.25e-01907e-01889e-01871e-01853e-018.35e-01817e-0

6、1799e-01781e-01763e-017.45101727e-01709e-01691e-01673e-016.55e-01637e-01圖8噴管內(nèi)圧強(qiáng)分布圖由圖中可以明顯看出，噴管左邊為高壓區(qū)，右邊為低壓區(qū)，氣體在兩端壓差的作用下流動(dòng)。在噴管喉部氣體流速最快，其壓強(qiáng)也最小。(1)顯示噴管壁面上的壓強(qiáng)分布StaticPressure(atm)圖9噴管壁面上的壓強(qiáng)分布圖噴管壁面的壓強(qiáng)分布也說明了噴管左端為高壓區(qū)，右端為低壓區(qū)，噴管喉部壓強(qiáng)最小。