FLUENT喷嘴内血液流动模拟

本教程演示了血液喷管参数优化仿真计算过程。

 1     启动Workbench并建立分析项目 

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 2019→Workbench命令，启动Workbench 2019，进入ANSYS Workbench 2019界面。

（2）双击主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）选项，即可在项目管理区创建分析项目A。

 2     设置几何体 

（1）在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse命令，此时会弹出“打开”对话框。

（2）在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入几何体文件。

（3）双击A2栏Geometry项，进入SpaceClaim界面。单击菜单栏Move按钮，分别设置两个参数MainNozzle和Nozzle。

    

（4）执行主菜单File→Close命令，退出建模界面，返回到Workbench主界面。

 3     划分网格 

（1）双击A3栏Mesh项，进入Meshing界面，在该界面下进行模型的网格划分。

（2）依次右键选择模型外部边界，在弹出的快捷菜单中选择Create Named Selection，输入名称inlet和outlet，单击OK按钮确认。

（3）在Mesh中Insert→Method，Method选择MultiZone。

（4）在Mesh中Insert→Inflation，Maximum Layers填入10。

（5）设置网格大小为1mm。右键单击模型树中Mesh选项，选择快捷菜单中的Generate Mesh选项，开始生成网格。

（6）网格划分完成以后，单击模型树中Mesh项可以在图形窗口中查看网格。

（7）执行主菜单File→Close Meshing命令，退出网格划分界面，返回到Workbench主界面。

（8）右键单击Workbench界面中A3 Mesh项，选择快捷菜单中的Update项，完成网格数据往Fluent分析模块中的传递。

 4     定义模型 

（1）双击A4栏Setup项，打开Fluent Launcher对话框，单击OK按钮进入FLUENT界面。

（2）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Steady。

 5     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SST模型。

（2）在命令栏输入以下命令，激活湍流状态下使用非牛顿流体。
define/models/viscous/turbulence-expert/turb-non-newtonian

 6     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。创建新固体物质blood，density填入1056，Viscosity选择non-newtonian-power-law。

 7     设置边界条件 

（1）在Named Expressions中新建变量velocityinletave，在Definition中输入0.32223[m/s]，勾选Use as parameter。

（2）单击主菜单中Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

（3）在边界条件面板中，设置inlet的壁面参数如下图所示。在Velocity Magnitude中输入2*velocityinletave*(1.0-(x*x+y*y)/0.006[m]/0.006[m])。

 8     初始条件 

（1）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。

（2）单击主菜单中Results→Reports→Surface Integrals按钮，弹出Surface Integrals面板。Report Type选择Area-Weighted Average，Surface选择outlet，单击Save output Parameter按钮，创建新变量velecityave。

（3）单击主菜单中Results→Reports→Volume Integrals按钮，弹出Volume Integrals面板。Report Type选择Maximum，单击Save output Parameter按钮，创建新变量velecitymax。

 9     优化计算求解 

（1）拖拽Workbench主界面Design Exploration中的Response Surface Optimization至Parameter Set下方。

（2）双击Design of Experiments，分别设置MainNozzle、Nozzle2和velecityinletave三个参数的取值范围。

（3）单击工具栏Preview按钮显示所要计算的工况。

（5）单击工具栏Update按钮开始求解计算。

 10     结果分析 

（1）双击Response Surface，可分析不同变量之间的相关性。

（2）双击Optimization，可记性参数的优化分析。

本篇文章来源于微信公众号: 南流坊