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FLUENT沉降池模拟

本教程演示了通过编写UDF进行沉降池内浓度场的模拟。

 1     启动FLUENT并导入网格 

(1)在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 2021 R1→Fluid DynamicsFluent 2021 R1命令,启动Fluent 2021 R1

(2)单击主菜单中File→ReadMesh命令,导入.msh网格文件。

 2     定义模型 

(1)单击命令结构树中General按钮,弹出General(总体模型设定)面板,Solver中Time选择Transient进行瞬态模拟,2D Space选择为Axisymmetric。

 3     设置湍流模型 

(1)在模型设定面板Models中双击Viscous按钮,弹出Viscous Models对话框,勾选k-epsilon模型

 4     设置UDF 

(1)单击主菜单中User-Defined→Functions→Compiled按钮,导入UDF文件。

UDF文件内容如下:

#include "udf.h"#include "turb.h"
#define SC_T 0.7
#define RHOP 1450. #define RHOW 1000.
#define GX 9.81
#define US0 0.005#define RH 0.7#define RP 5#define CMIN 0.01#define USMAX 0.002
static real settling_velocity(real C){ real US;
if(CUS=0.;elseUS=US0*(exp(-RH*(C-CMIN))-exp(-RP*(C-CMIN)));
if(US>0.002)US=0.002;
return US;}
DEFINE_UDS_FLUX(settling_flux,f,tf,i){ cell_t c0=F_C0(f,tf),c1=F_C1(f,tf);Thread *t0=THREAD_T0(tf),*t1=THREAD_T1(tf); real face_concentration; real gravity_vector[]={1,0,0},area[ND_ND];
if ((t1==NULL)||(THREAD_TYPE(tf)==THREAD_F_WALL)) face_concentration=F_UDSI(f,tf,0);else face_concentration=.5*(C_UDSI(c0,t0,0)+C_UDSI(c1,t1,0)); F_AREA(area,f,tf);
if (THREAD_TYPE(tf)==THREAD_F_WALL)return 0.;elsereturn F_FLUX(f,tf)+C_R(c0,t0)*settling_velocity(face_concentration)*NV_DOT(gravity_vector,area); }
DEFINE_DIFFUSIVITY(turbulent_diff,c,tc,i){ return 1e-10+C_MU_T(c,tc)/SC_T;}
DEFINE_SOURCE(X_mom_src,c,tc,ds,eqn){ C_UDMI(c,tc,0)=settling_velocity(C_UDSI(c,tc,0));
C_UDMI(c,tc,1)=C_MU_T(c,tc)/SC_T;
C_UDMI(c,tc,2) = GX*C_UDSI(c,tc,0)*(RHOP-C_R(c,tc))/RHOP;
return C_UDMI(c,tc,2) ;}
DEFINE_SOURCE(turb_k_source,c,tc,ds,eqn){ real beta=(RHOP-RHOW)/(RHOP*RHOW); C_UDMI(c,tc,3)=-GX*beta*C_MU_T(c,tc)/SC_T*C_UDSI_G(c,tc,0)[0]; ds[eqn]=-2*GX*beta*0.09*C_K(c,tc)/(C_D(c,tc)*SC_T)*C_UDSI_G(c,tc,0)[0];
return C_UDMI(c,tc,3);}
DEFINE_SOURCE(turb_e_source,c,tc,ds,eqn){ real C3_eps=0.; C3_eps=tanh(fabs(C_U(c,tc)/C_V(c,tc))+fabs(SMALL_VP)); C_UDMI(c,tc,4)=C3_eps*1.44*C_D(c,tc)/C_K(c,tc)*C_UDMI(c,tc,3);
return C_UDMI(c,tc,4);}
DEFINE_PROPERTY(viscosity,c,tc){if (C_UDSI(c,tc,0)>0.7)return 0.00327*pow(10.,0.132*C_UDSI(c,tc,0));elseif (C_UDSI(c,tc,0)>0.01)return 0.00404527222+0.00304527222*(C_UDSI(c,tc,0)-0.7)/0.69;elsereturn 0.001;}

(2)单击主菜单中User-Defined→Functions→Scalars按钮,激活UDS。

(3)单击主菜单中User-Defined→Functions→Memory按钮,设置UDM。

 5     设置材料 

(1)单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit,弹出Create/Edit Materials(材料)对话框。设置Viscosity和UDS Diffusivity为user-defned。

(2)单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit,弹出Create/Edit Materials(材料)对话框。单击Fluent Database按钮弹出Fluent Database Materials对话框,选择water liquid,单击Copy按钮确认。

设置Viscosity和UDS Diffusivity为user-defned。

 6     设置计算域 

在设置计算域中,Material Name设置为water-liquid,勾选Source Terms。

Axial Momentum设置为X_mom_src::sedimentation;

Turbulent Kinetic Energy设置为udf turb_k_source::sedimentation

Turbulent Dissipation Rate设置为udf turb_k_source::sedimentation

 7     设置边界条件 

(1)在边界条件面板中,设置inlet,Velocity Magnitude输入0.019,User Scalar 0设置为3.2

(2)设置outlet_top,Velocity Magnitude输入-0.04,User Scalar 0设置为3.2

 8     初始条件 

单击主菜单中Solving→Initialization按钮,弹出Solution Initialization(初始化设置)面板。

Initialization Methods中选择Hyper Initialization,单击Initialize按钮进行初始化。

 9     计算求解 

单击主菜单中Solving→Run Calculation按钮,弹出Run Calculation(运行计算)面板。

在Time Step Size填入10,Number of Time Steps填入7300,单击Calculate开始计算。

 10     结果后处理 
进入CFD-Post界面,显示云图。

本篇文章来源于微信公众号: 南流坊

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文章名称:《FLUENT沉降池模拟》
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