FLUENT微流动模拟

本教程演示了如何使用VOF多相模型模拟5mm长管道内的微流动。

 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）右键选择管道油、水的入口以及出口，在弹出快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，输入名称inletoil，inletwater和outlet，单击OK按钮确认。

（3）右键单击模型树中Mesh选项，依次选择Mesh→Insert→Inflation。boundary选择管道壁面，在Maximum Layers中输入4。

（4）网格参数设置，Element Size填入2.5e-05。

（5）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     设置材料 

（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）单击主菜单中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。

（3）创建新物质oil，density设为1000，viscosity设为0.00671。

 5     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。在SolverTime中选择Transient。

（2）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，勾选Interfacila Anti-Diffusion。

（3）在Phases选项卡中，Phase-1选择water-liquid，Phase-2选择oil。

（4）在Phases Interfaction选项卡中，勾选Surface Tension Force Modeling，勾选Wall Adhesion，Surface Tension Coefficient选择constant，填入0.005，单击close关闭窗口。

 6     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inletoil弹出边界条件设置对话框。Velocity Magnitude输入0.0103。

Phase选择Phase-2，在Multiphase选项卡中Volume Fraction填入1，单击OK按钮确认退出。

（3）在边界条件面板中，双击inletwater弹出边界条件设置对话框。Velocity Magnitude输入0.0103，单击OK按钮确认退出。

（4）在边界条件面板中，双击wall弹出边界条件设置对话框。Contact Angles输入135，单击OK按钮确认退出。

 7     计算控制 

（1）单击主菜单中Solution→Methods按钮，弹出Solution Methods面板。Pressure-Velocity Coupling中，Scheme选择Coupled，勾选Coupled with Volume Fractions。

 8     初始条件 
（1）单击主菜单中Solution→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 

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

Type选择Adaptive，Global Courant Number填入5，单击Calculate开始计算。

（2）计算完成后，单击单击主菜单中File→Close Fluent按钮退出FLUENT界面。

 10     结果后处理 

（1）双击A6栏Results项，进入CFD-Post界面。

（2）双击Symmetry1，设置Mode为Variable，Variable选择Phase 2.Volume Fraction，单击Apply按钮确认。

本篇文章来源于微信公众号: 南流坊