FLUENT模拟马桶冲水过程的精细分析

本教程演示了马桶冲水过程流动问题的设置和求解。

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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 19.2→Workbench命令，启动Workbench 19.2，进入ANSYS Workbench 19.2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）右键选择水罐、马桶上边界和马桶出口，在弹出快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，输入名称free surface，free surface2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选择水箱和马桶周边曲线，在Maximum Layers中输入10。

（4）设置网格尺寸为5e-03m，在Quality中，Smoothing选择High。

（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。

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设置材料

（1）单击主菜单中Setting Up 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。

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   定义模型

（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。勾选Gravity，在Y中填入-9.81m/s2。

（3）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Implicit Body Force，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（4）

在模型设定面板Models中双击Multiphase下的Phases按钮，弹出Phase（多相流设置）对话框，Phase-1保持默认。

在Phase-2对话框中，Phase Material选择water-liquid，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（5）在模型设定面板Models中双击Viscous按钮，弹出Viscous Model（湍流模型）对话框，在Model中选择SST k-omega(2eqn)，单击OK按钮确认并关闭对话框。

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设置边界条件

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

（2）在边界条件面板中，确保outle的边界类型为pressure outlet，将free surface和free surface2的边界类型选择为pressure inlet，保持默认值，单击OK按钮确认退出。

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设置操作条件

（1）单击Operating Conditions按钮弹出Operating Conditions对话框，勾选Specified Operating Density，单击OK按钮并关闭对话框。

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初始条件

（1）单击主菜单中Solving→Initialization按钮，弹出Solution Initialization（初始化设置）面板。

Initialization Methods中选择Standard Initialization，Compute from选择free surface，单击Initialize按钮进行初始化。

（2）单击主菜单中Setting Up Physics→Adapt→Mark/ Adapt Cells→Region按钮，弹出Region Adaption对话框。

设置两个计算域，分别为：

a. 在X Min中输入-0.255，X Max中输入0.045，Y Min中输入-0.2，Y Max中输入0.05，

b. 在X Min中输入0.2，X Max中输入0.42，Y Min中输入-0.429，Y Max中输入-0.4，单击Mark按钮确认。

（3）在Solution Initialization（初始化设置）面板中，单击Patch按钮，弹出Patch对话框，在Zone to Patch中选择新建的两个计算域，Variable中选择phase-2 Volume Fraction，在Value中填入1，单击Patch按钮。

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计算求解

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

在Time Step Zize中输入0.001，Number of Iterations中输入5000，单击Calculate开始计算。

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 结果后处理

（1）双击C4栏Results项，进入CFD-Post界面。

（2）单击任务栏中 （云图）按钮，弹出Insert Contour（创建云图）对话框。输入云图名称为“VOF”，单击OK按钮进入云图设定面板。

（3）在Geometry（几何）选项卡中Locations选择symmtry 1，Variable选择phase-2. Volume Fraction，单击Apply按钮创建云图。

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