一個(gè)最簡(jiǎn)單的案例來描述 FLUENT 工作流程。

案例描述: 本案例來自于丹麥海事研究所。流動(dòng)計(jì)算域模型如圖所示,包含入口、出口及壁面。案例采用 2D 模型計(jì)算。計(jì)算域流體介質(zhì)為空氣(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,溫度 293K ),來流速度 1.17m/s 。雷諾數(shù)基于障礙物高度(案例為 40mm ),本案例雷諾數(shù)為 3115 ,入口位置湍動(dòng)能及湍流耗散率分別為 0.024m2/s2 及 0.07m2/s3 。流動(dòng)過程為等溫、湍流及不可壓縮流動(dòng)。

建模及網(wǎng)格劃分過程這里不詳述,案例從導(dǎo)入網(wǎng)格開始。

Step 1 :啟動(dòng) Fluent

從開始菜單中選擇 FLUENT ,啟動(dòng)界面參數(shù)設(shè)置:

• 設(shè)置 Dimension 為 2D

• 設(shè)置Working Directory

Step 2 :讀取網(wǎng)格

• 利用菜單【 File 】 > 【 Read 】 > 【 Mesh 】讀取網(wǎng)格文件 EX1-1.msh 。

• 利用 Setting Up Domain 標(biāo)簽頁下工具欄按鈕 Display 顯示網(wǎng)格

Step 3 : General 設(shè)置

點(diǎn)擊模型樹節(jié)點(diǎn) General ,出現(xiàn) General 面板,如圖所示。

對(duì)參數(shù)面板進(jìn)行如下設(shè)置:

1 、 Scale…

點(diǎn)擊參數(shù)面板中的 Scale… 按鈕。彈出的對(duì)話框中進(jìn)行如下設(shè)置:

• 設(shè)置 Mesh Was Created In 項(xiàng)為 mm

• 點(diǎn)擊 Scale 按鈕

• 點(diǎn)擊Close按鈕關(guān)閉對(duì)話框

確保計(jì)算域尺寸與實(shí)際要計(jì)算的尺寸一致。

2 、 Check

點(diǎn)擊 Check 按鈕,輸出網(wǎng)格信息如圖所示。確保網(wǎng)格最小體積為正值。

3 、 Gravity

激活選項(xiàng) Gravity ,設(shè)置重力加速度為 Y 方向-9.81m/s2 。

其他參數(shù)保持默認(rèn)。

Step 4 : Models

選擇模型樹節(jié)點(diǎn) Models ,在右側(cè) Models 列表項(xiàng)中雙擊 Viscous-Laminar ,彈出湍流模型設(shè)置對(duì)話框。設(shè)置參數(shù):

• 選擇 Model 為 k-epsilon ( 2 eqn )

• 選擇k-epsilon Model 為 Realizable

• 選擇 Near-Wall Treatment 為Scalable Wall Functions

• 選擇OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框

其他模型保持默認(rèn)。

Step 5 : Materials

采用默認(rèn)參數(shù)即可。

Step 6 : Cell Zone Conditions

保持默認(rèn)即可。

Step 7 : Boundary Conditions

點(diǎn)擊模型樹節(jié)點(diǎn) Boundary Conditions ,參數(shù)面板如圖所示。

1 、 Inlet 邊界設(shè)置

鼠標(biāo)雙擊 inlet 列表項(xiàng)。設(shè)置參數(shù):

• 設(shè)置 Velocity Magnitude 為 1.17m/s

• 設(shè)置 Specification Method 為 K and Epsilon

• 設(shè)置 Turbulent Kinetic Energy 為0. 024

• 設(shè)置Turbulent Dissipation Rate 為 0.07

• 選擇OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框

2 、 Outlet 設(shè)置

鼠標(biāo)選中 outlet 項(xiàng),設(shè)置 Type 為 Outflow ,其他參數(shù)保持默認(rèn)。

Step 8 : Dynamic Mesh

本案例不涉及動(dòng)網(wǎng)格,因此無需設(shè)置。

Step 9 : Reference Values

本案例不涉及系數(shù)計(jì)算,可不用設(shè)置參考值。若要設(shè)置的話,可按圖進(jìn)行設(shè)置。

Step 10 : Solution Methods

設(shè)置參數(shù):

• Pressure - Velocity Coupling Scheme : Coupled

• Turbulent Kinetic Energy : Second Order Upwind

• Turbulent Dissipation Rate : Second Order Upwind

其它參數(shù)保持默認(rèn)。

Step 11 : Solution Controls

保持默認(rèn)參數(shù)。

Step 12 : Monitors

保持默認(rèn)參數(shù)。

Step 13 : Solution Initialization

如圖所示,采用 Hybrid Initialization 方法進(jìn)行初始化,點(diǎn)擊 Initialize 按鈕進(jìn)行初始化。

Step 14 : Calculation Activities

采用默認(rèn)設(shè)置。

Step 15 : Run Calculation

設(shè)置 Number of Iterations 為 500 ,點(diǎn)擊 Calculate 按鈕進(jìn)行計(jì)算。

計(jì)算在 198 步時(shí)收斂,軟件給出收斂提示并自動(dòng)停止計(jì)算。如圖所示。

計(jì)算殘差如圖所示。

Step 16 :修改殘差標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)計(jì)算

設(shè)置殘差為 1e-6 繼續(xù)計(jì)算。

• 選擇模型樹節(jié)點(diǎn) Monitors ,雙擊右側(cè)面板中 Residuals 列表項(xiàng)

• 在 Residual Monitors 對(duì)話框中,設(shè)置 Continuity 的 Absolute Criteria 為 1e-6

Step 17 :繼續(xù)計(jì)算

切換到 Run Calculation 節(jié)點(diǎn)下,設(shè)置Number of Iterations 為 500 ,點(diǎn)擊 Calculate 按鈕進(jìn)行計(jì)算。

計(jì)算完畢后可進(jìn)行后處理查看計(jì)算結(jié)果。

Step 18 :設(shè)置圖形窗口背景顏色

通常將圖形背景設(shè)置為白色,方便放入文檔中。 Fluent 默認(rèn)背景顏色為藍(lán)白梯度色,要將其改變?yōu)榧儼咨?需要利用 TUI 命令。具體步驟為:

• 點(diǎn)擊模型樹節(jié)點(diǎn) Graphics ,點(diǎn)擊右側(cè)面板中按鈕 Options … ,彈出圖形選項(xiàng)設(shè)置對(duì)話框

• 設(shè)置 Color Scheme 為 Classic

• 點(diǎn)擊 Apply 按鈕,此時(shí)圖形背景變?yōu)楹谏?/span>

• 在 TUI 窗口中輸入命令 display/set/colors/background ,在顏色輸入提示后輸入 ”white”

• 繼續(xù)輸入命令 display/set/colors/foreground ,在顏色輸入提示后輸入 ”black”

• 回到上圖的圖形選項(xiàng)對(duì)話框中,點(diǎn)擊 Apply 按鈕

此時(shí)圖形背景變?yōu)榘咨?/span>

Step 19 :查看速度分布

查看計(jì)算域內(nèi)速度分布。

• 選擇模型樹節(jié)點(diǎn) Graphics ,鼠標(biāo)雙擊右側(cè)面板中列表項(xiàng) Contours ,彈出云圖設(shè)置對(duì)話框

• 激活選項(xiàng) Filled

• 選擇 Contours of 下為 Velocity… 及 Velocity Magnitude

• 點(diǎn)擊 Display 按鈕

速度分布如圖所示。

Step 20 :壓力分布查看

查看計(jì)算域內(nèi)壓力分布。在contours 對(duì)話框中選擇 Contours of 下為 Pressure… 及 Static Pressure,點(diǎn)擊 Display 按鈕顯示壓力分布云圖。

Step 21 :查看底部面上壓力分布

利用 XY Plot 輸出底部邊界上的壓力分布。

• 雙擊模型樹節(jié)點(diǎn) Result | Plots | XY Plot,彈出設(shè)置對(duì)話框

• 設(shè)置 Plot Direction 為 X 方向

• 設(shè)置 Y Axis Functions 為 Pressure 及 Static Pressure

• 選擇 Surface 列表框中列表項(xiàng) bottom

• 點(diǎn)擊 Curves… 按鈕,設(shè)置Line Style中的 Pattern 為實(shí)線,設(shè)置 weight 為 2

• 設(shè)置 Marker Style Symbol 為空

• 點(diǎn)擊 Apply 及 Close 按鈕關(guān)閉對(duì)話框

點(diǎn)擊Solution XY Plot對(duì)話框中的 Plot按鈕顯示圖形。如圖所示。

本案例完畢。