FLUENT水流冲击地面模拟

本教程演示了在三维圆柱空间内短时间0.01秒水流冲击地面模拟的过程。

 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     导入几何体 

（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cad.x_t几何体文件。

 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bottom，top，wall和inlet，单击OK按钮确认。

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

（4）设置计算不同边界位置的网格数量。在Mesh中Insert→Sizing，选择Inlet边界，Element Size输入0.1。

现在bottom边界，Element Size输入0.25。

（5）设置边界层。在Mesh中Insert→Inflation，选择bottom边界，Inflation Option选择First Layer Thickness，First Layer Height输入5e-3。

（6）网格参数设置，Element Size填入0.5。

（7）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。

（8）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。

（9）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。

（10）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Transient。勾选Gravity，在X中填入9.81m/s2。

 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。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。

 6     设置多相流 

（1）在模型设定面板Models中双击Multiphase按钮，弹出Multiphase Model（多相流模型）对话框，选择VOF，Number of Eulerian Phases填入2，勾选Impicit Body Force，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（2）在模型设定面板Models中双击Multiphase下的Phases按钮，弹出Phase（多相流设置）对话框，在Phase-1对话框中，Phase Material选择air，在Phase-2对话框中，Phase Material选择water-liquid，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（3）在模型设定面板Models中双击Multiphase下的Phases Interactions按钮，弹出Phase Interactions对话框，勾选Surface Tension Force Modeling和Wall Adhesion，Surface Tension Coefficient输入0.073，单击OK按钮确认并关闭对话框。

 7     设置边界条件 

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

（2）在边界条件面板中，双击inlet弹出边界条件设置对话框。在Velocity Magnitude中输入变量Expression“IF(Time<0.01[s],2[m/s],0[m/s])”，单击OK按钮确认退出。

双击inlet边界下的water，在Multiphase选项卡中，Volume Fraction输入1。

 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Standard 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5.0e-4，Number of Iterations中输入2000，单击Calculate开始计算。

 11     结果后处理 
（1）双击A6栏Results项，进入CFD-Post界面。

（2）显示水流运动动画。

本篇文章来源于微信公众号: 南流坊