本案例利用Fluent中的VOF模型模拟波浪。

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模型描述

计算几何模型如图所示。

其中左侧面为入口面，水面标高0.04 m，波高0.155m，波长1.35m。

模型顶部面为开敞边界，与大气相同。

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几何模型

本案例几何模型采用外部导入。

• 启动Workbench，添加Fluid Flow(Fluent)模块

• 右键选择A2单元格，点击弹出菜单项Import → Browse…，选择几何文件Design.stp

• 右键选择A2单元格，点击弹出菜单项Edit Geometry in DesignModeler…进入DM模块，点击工具栏按钮Generate导入几何模型

导入的几何模型如图所示。

图中为3个几何，下面将其通过布尔运算合并成一个几何体。

• 选择操蛋Create → Boolean，属性窗口中设置Tool Bodies为所有的几何体，点击工具栏按钮Generate合并几何

最终几何模型如图所示。

• 关闭DM模块返回至Workbench工作界面

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网格划分

• 鼠标双击A3单元格进入Mesh模块

• 右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Insert → Mesh Sizing，属性窗口中设置Geometry为几何体，设置Element Size为0.02 m

• 鼠标右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Generate Mesh生成网格

生成全六面体网格如图所示。

• 如下图所示进行边界命名，边界名称为inlet、outlet、atomosphere

• 鼠标选中模型树节点Mesh，点击工具栏按钮Update更新网格

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Fluent设置

• 双击A4单元格启动Fluent，激活选项Double Precision以双精度模式进入Fluent

4.1 General设置

• 双击模型树节点General，右侧面板中激活选项Transient

• 激活选项Gravity，设置重力加速度为（0 -9.81 0）

4.2 Models设置

本案例仅需要设置多相流模型，假设流动为层流。

• 双击模型树节点Models > Multiphase弹出多相流设置对话框

• 激活模型Volume of Fluid

• 激活选项Open Channel Flow及Open Channel Wave BC

• 激活选项Interfacial Anti-Diffusion

• 激活选项Implicit Body Force

• 点击按钮OK关闭对话框

4.3 Materials设置

添加材料water。

• 右键选择模型树节点Materials > Fluid，点击弹出菜单项New…打开材料新建对话框

• 添加新材料water，设置其密度为998 kg/m3，粘度为0.001 kg/m-s，点击按钮Change/Create，在弹出的询问是否覆盖的对话框中选择Yes，点击Close按钮关闭材料对话框

4.4 设置相

• 右键选择模型树节点Models > Multiphase > Phase > phase-1-Primary Phase，点击弹出菜单项Edit…打开编辑对话框

• 设置Name为air，设置Phase Material为air，点击OK按钮关闭对话框

• 相同方式设置phase-2-Secondary Phase，设置Name为water，设置Phase Material为water，点击OK按钮关闭对话框

4.5 Boundary Conditions

• 右键选择模型树节点Boundary Conditions > atomosphere，点击弹出菜单项Type → pressure-outlet，转换边界类型为压力出口，弹出的对话框中采用默认设置

• 双击模型树节点Boundary Conditions > inlet

• 激活选项Open Channel Wave BC，切换至Multiphase标签页

• 设置Wave BC Options为Short Gravity Waves，设置Free Surface Level为0.04 m

• 设置Number of Waves为2

• 下方设置Wave-1的Wave Theory为Fifth Order Stokes，设置Wave Height为0.155 m，设置Wave Length为1.35 m

• Wave-2采用相同的参数设置

点击OK按钮关闭对话框

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > outlet，弹出出口设置对话框

• 切换至Multiphase标签页

• 激活Open Channel选项

• 设置Free Surface Level为0.04 m

• 设置Bottom Level为-0.1647 m

• 点击OK按钮关闭对话框

边界条件输入完毕后，可在TUI窗口中输入以下命令：

几何模型在此：链接：https://pan.baidu.com/s/1dGn8BJF 密码：d547

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道