FLUENT模拟实践：水中注气过程的动态分析

本教程演示了在二维10m*10m空间内水中注气模拟的过程。

1 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 2020→Workbench命令，启动Workbench 2020，进入ANSYS Workbench 2020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cad.x_t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）分别右键选择边界，在弹出快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，输入名称inlet和outlet，单击OK按钮确认。

3）网格参数设置，Element Size填入100mm。

4）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。

5）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。

6）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。

7）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。

4 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，Solver中Time选择Transient。

勾选Gravity，在Y中填入-9.81m/s2。

5 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。

6 设置多相流  

1）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，Number of Eulerian Phases填入2，单击OK按钮确认并关闭对话框。

2）在Phases选项卡中，Phase-1的Phase Material选择water-liquid，Phase-2的Phase Material选择air，单击OK按钮确认并关闭对话框。

3）在Phase Interactions选项卡中，勾选Surface Tension Force Modeling，Surface Tension Coefficient输入0.072，单击OK按钮确认并关闭对话框。

7 设置边界条件  

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

2）在边界条件面板中，双击inlet弹出边界条件设置对话框。在Velocity Magnitude输入1，第二相的体积组分输入1，单击OK按钮确认退出。

8 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，air Volume Fraction输入0，单击Initialize按钮进行初始化。

9 计算求解

单击主菜单中Solving→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。在Time Step Size填入0.01，Number of Iterations中输入1000，单击Calculate开始计算。

10 结果后处理  

1）双击A6栏Results项，进入CFD-Post界面。

2）显示气泡运动动画。

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