【FLUENT案例】06：與EDEM耦合計(jì)算【轉(zhuǎn)發(fā)】

2017-01-18  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

折騰了很久才把耦合模塊搞定,用的還是網(wǎng)上別人編譯好的UDF,不完美。自己編譯的時(shí)候,老是提示無法找到fluent中的一些頭文件,個(gè)人懷疑是操作系統(tǒng)和visual studio的問題,有時(shí)間換個(gè)系統(tǒng)和VS再試試,其實(shí)也挺簡(jiǎn)單。
此測(cè)試案例是EDEM官方提供的。

軟件設(shè)置分為兩部分,其中包括在FLUENT設(shè)置和EDEM設(shè)置,計(jì)算模型可以采用同一模型,也可以采用不同的網(wǎng)格模型,這里采用同一套網(wǎng)格模型。(EDEM可以讀入msh文件)。

1 案例描述

案例模型很簡(jiǎn)單,如下圖所示的交叉管,流經(jīng)模型的介質(zhì)包括連續(xù)相的水和顆粒相。

2 FLUENT設(shè)置

2.1 導(dǎo)入網(wǎng)格文件

• 啟動(dòng)FLUENT,利用菜單File | Read | Mesh…導(dǎo)入網(wǎng)格文件intersection_vertical.msh
• 選擇General面板中的Scale…按鈕,確保網(wǎng)格模型尺寸,如下圖所示。
  
  
  
  
  

2.2 General面板及Material

• 設(shè)置Time為Transient,采用瞬態(tài)計(jì)算
• 設(shè)置Z軸方向重力加速度-9.81
• 添加材料water-liquid
  
  

2.3 Cell Zone Conditions

• 設(shè)置Cell Zone Conditons里頭的區(qū)域介質(zhì)為water-liquid,如下圖所示。
  
  

2.4 Boundary Conditions

• 設(shè)置inlet邊界入口速度為5m/s,如下圖所示
  
  

2.5 Models

• 采用標(biāo)準(zhǔn)k-epsilon模型計(jì)算
  
  

2.6 加載EDEM宏

• 打開user-defined > Functions > Manage…
  
  
• 在library Name中輸入udf所在路徑,點(diǎn)擊load按鈕加載udf宏
  
  
• 加載完畢后,在Models樹節(jié)點(diǎn)下出現(xiàn)EDEM子節(jié)點(diǎn),如下圖所示
  
  
  點(diǎn)開來看,設(shè)置對(duì)話框如下圖所示。
  
  
  
  
  此對(duì)話框一會(huì)兒再設(shè)置?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)入EDEM設(shè)置。
  
  

3 EDEM設(shè)置

3.1 設(shè)置模型描述

• 啟動(dòng)EDEM,點(diǎn)擊菜單**File > Save”,在彈出的文件保存對(duì)話框中保存工程文件,默認(rèn)名稱New EDEM input deck.dem
• Global標(biāo)簽頁中,設(shè)置Title為2-phase Eulerian

3.2 設(shè)置材料

• 創(chuàng)建新的材料“Particle”,設(shè)置材料屬性如圖所示。
  
  
• 單擊 Transfer 按鈕打開 Material/Interactions Transfer 對(duì)話框.
• 從材料數(shù)據(jù)庫中 Transfer steel 到 simulation。
• 設(shè)置 material interactions, particle – particle 和 particle – steel,使用默認(rèn)值

3.3 定義顆粒

1. 單擊顆粒標(biāo)簽。
2. 單擊 + 按鈕輸入名字 ?Eulerian particle?。
3. 設(shè)置半徑 2mm。
4. 設(shè)置 X 為-0.5 mm。
5. 單擊+創(chuàng)建一個(gè)新的表面。
6. 設(shè)置半徑為 2mm。
7. 設(shè)置 X 為 0.5 mm。
8. 顆粒的材料為’particle’。
9. 點(diǎn)擊 lculate Properties,自動(dòng)計(jì)算出顆粒的質(zhì)量、體積等屬性。

3.4 定義幾何

• 定義幾何材料

1. 打開 Geometry 標(biāo)簽。點(diǎn)擊Import…按鈕,導(dǎo)入網(wǎng)格文件intersection_vertical.msh

2. 在 Details 標(biāo)簽中,選擇材料為 steel。

   

   
   

• 創(chuàng)建顆粒工廠幾何

1. 單擊+按鈕選擇 polygon,命名 “factory”。
2. 在 Details 中選擇 Virtual。
3. 選擇 Polygon 按鈕,設(shè)置如下:
   
   

3.5 創(chuàng)建顆粒工廠

• 創(chuàng)建顆粒工廠、設(shè)置顆粒工廠類型

1. 點(diǎn)擊 Fcatories 標(biāo)簽。
2. 點(diǎn)擊+按鈕,添加一個(gè)新的顆粒工廠。
3. 設(shè)置工廠類型為 Dynamic。
4. 選擇 Unlimited Particles。

5. 選擇速率 to 2.5e3 particles/s。

   

   
   

• 設(shè)置初始條件

1. 在下拉菜單中確定選擇?factory? 。
2. 選擇速度為 linear 或者 spray 點(diǎn)擊設(shè)置按鈕。
3. 設(shè)置速度大大小 z=5m/s。
   固相的設(shè)置已經(jīng)完成。
   
   

3.6 求解器

• 設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)

1. 點(diǎn)擊 Simulator 標(biāo)簽。
2. 設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)為 39%。
   調(diào)整時(shí)間步長(zhǎng)為 8e-5s。 EDEM 里面的時(shí)間步長(zhǎng)與 Fluent 里面的時(shí)間步長(zhǎng)比例一般在 1:1 到 100:1 之間。 EDEM 時(shí)間步長(zhǎng)不能大于 Fluent 的時(shí)間步長(zhǎng)。

• 設(shè)置 data write-out frequency

1. 設(shè)置 write out frequency 為 0.01s。
   如果有必要按時(shí)返回,從一點(diǎn)重新進(jìn)行模擬,自動(dòng)保存 case 和 data 必須在 fluent 選
   擇。

• 設(shè)置網(wǎng)格

1. 設(shè)置網(wǎng)格尺寸為 3.5 Rmin。這將生成約 60,000 網(wǎng)格。

• 跟蹤碰撞

1. 標(biāo)記 Track Collisions 。
   
   

3.7 啟動(dòng)耦合器

• 選擇菜單Tools > EDEM Coupling Options > Show Coupling Server
• 在右下角對(duì)話框中點(diǎn)擊按鈕Start,之后EDEM處于監(jiān)聽狀態(tài)
  
  

4 fluent其他設(shè)置

返回到FLUENT中繼續(xù)設(shè)置

• 設(shè)置 2-phase 模擬

1. 選擇 Eulerian 作為耦合方法。
2. 選擇”fluid? 。
3. 設(shè)置 sample points 為 10。
   如果 sample points 為 10, 一個(gè)大的顆?？梢栽?10 個(gè)網(wǎng)格中傳輸。增加 samplepoints 的大小,增加了模擬的穩(wěn)定性但是減少了速度。
4. 設(shè)置 momentum (?MTM?) under-relaxation 為 0.7。
   減少松弛因子增加了模擬的穩(wěn)定并且更加容易收斂。然而可能會(huì)使用到更多的迭代來實(shí)現(xiàn)收斂 。
5. 設(shè)置 volume under-relaxation 為 0.6。
6. 點(diǎn)擊Open按鈕,選擇New EDEM input deck.dem文件
7. 點(diǎn)擊 OK。

此時(shí)看TUI輸出窗口信息如下圖所示,表示已經(jīng)成功耦合。

• 初始化、設(shè)置文件選項(xiàng)

1. 初始化。
   a) 選擇 Solve > Initialize > Initialize。
   b) 選擇 Compute from Inlet, 單擊 Init t。
2. 設(shè)置 autosave case and data option 為 25。
   a) 選擇 File > Write > autosave。
   b) 設(shè)置為 25。時(shí)間步長(zhǎng)為 2e-3 s,即數(shù)據(jù)文件每隔 0.05s 保存一次。

3. 點(diǎn)擊 File > Write > Case & Data 保存 case(.cas)和 data (.dat)文件。
   .dat 文件包含了在 0s 點(diǎn)的幾何、邊界條件和其他液相(固相)信息。這個(gè)文件包含了幾何、邊界條件和其他仿真參數(shù)。
   在仿真過程中, case 和 data 自動(dòng)保存, EDEM 的文件也自動(dòng)保存。

• 在 Fluent 設(shè)置時(shí)間

1. 選擇 Solve > Iterate,設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)為 2e-3. 。這個(gè)味 EDEM 的時(shí)間步長(zhǎng)的 25 倍。
2. 設(shè)置時(shí)間步數(shù)為 500 步。也就是說仿真一共進(jìn)行 1s。
3. 設(shè)置每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)的迭代步數(shù)為 60.對(duì)于 Eulerian-Eulerian 仿真,步數(shù)為 50-200。
4. 選擇 Iterate 開始模擬仿真。 EDEM 將會(huì)自動(dòng)運(yùn)行。

5 后處理

轉(zhuǎn)自:流沙[胡坤]

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