本案例的目的是为涉及到相变的连续铸造问题提供关于网格及求解器设置方面的指导及建议。问题描述如图1所示。

通过直喷嘴(喷嘴直径:0.03 m)将钢水引入圆形钢坯(模具直径0.115 m)，凝固的壳体以0.03 m/s的速度离开。铸造条件如下表所示。

• 准备网格文件billet.msh

• 以2D、Double Precision方式启动Fluent

• 利用菜单File → Read → Mesh...读取网格文件billet.msh

注：本案例使用网格为225 x 46 x 1(共10350)的轴对称模型。采用标准k-epsilon湍流模型及增强壁面处理，由于本案例中普朗特数较低，因此不适合使用标准壁面函数。

• 双击模型树节点General

• 右侧面板点击按钮Scale...打开缩放对话框，设置Mesh Was Created In为mm，点击按钮Scale缩放网格，点击Close按钮关闭对话框

• General面板中选择选项Axisymmetric

• 激活Energy

• 选择Standard k-epsilon湍流模型，选择Enhanced Wall Treatment

• 鼠标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

• 创建新材料molten-steel，按下图所示参数设置材料属性，点击Close按钮关闭对话框

• 鼠标双击模型树节点Cell Zone Conditions > fluid，弹出计算域设置对话框，选择Material Name为molten-steel

• 鼠标双击模型树节点Cell Zone Conditions，点击右侧面板按钮Operating Conditions，弹出设置对话框，按下图所示设置

• 点击OK按钮关闭对话框

1、nozzle-inlet

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > nozzle-inlet，弹出速度入口设置对话框

• 按下图所示设置momentum标签页下参数

• 切换至Thermal标签页下，设置Temperatue为1823 k

2、mould-wall设置

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > mould-wall，弹出速度入口设置对话框

• 按下图所示设置momentum标签页下参数

• 切换至Thermal标签页下，激活选项Convection，设置Heat Transfer Coefficient为1270，设置Free Stream Temperatue为303 k

3、spray-wall边界设置

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > spray-wall，弹出速度入口设置对话框

• 按下图所示设置momentum标签页下参数

• 切换至Thermal标签页下，激活选项Convection，设置Heat Transfer Coefficient为1080，设置Free Stream Temperatue为303 k

• 鼠标双击模型树节点Initialization，右侧面板选择Standard Initialization

• 选择Compute from为all-zones

• 点击按钮Initialize进行初始化

• 点击工具栏按钮Mark/Adapt Cells > Region...，弹出区域标记对话框，如下图所示设置参数，点击按钮Mark标记区域

• 鼠标双击模型树节点Initialization，右侧面板点击按钮Patch...，如下图所示Patch区域的Axial Velocity为0.441 m/s

• 鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板设置Number of Iterations为100，点击按钮Calculate开始计算

• 计算完毕后保存case及data文件(steel-1.cas.gz and steel-1.dat.gz)

• 计算速度分布如下图所示

• 温度分布如下图所示

• 流函数分布如图所示

文章过程，相变计算放在第II部分。

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本篇文章来源于微信公众号: CFD之道