离心泵流体动力学的FLUENT模拟实践

本教程演示了如何使用滑动网格法模拟离心泵内部流场情况。

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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 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。

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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。

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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)分别右键选择泵体的出入口,在弹出的快捷菜单中选择Create Named Selection,弹出Selection Name对话框,输入名称inlet和outlet,单击OK按钮确认。

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3)右键单击模型树中Mesh选项,依次选择Mesh→Insert→Sizing。在Geometry中选择计算域中泵体区域,在Element Size中输入3e-3。

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

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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。

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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。




4 定义模型

1)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。

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2)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Realizable k-epsilon(2eqn),在Near-Wall Treatment中选择Scalable Wall Functions,单击OK按钮确认并关闭对话框。

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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。

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6 设置计算域

1)在Cell Zone Conditions面板中,双击impeller_zone,弹出计算域设置对话框,勾选Mesh Motion,在Rotation-Axis Origin中输入(0,0,0),在Rotation-Axis Direction中输入(1,0,0),在Speed中输入1000rpm,单击OK按钮并关闭对话框。

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7 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,双击设置inlet,Velocity Magnitude输入0.3,单击OK按钮确认退出。

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3)在边界条件面板中,双击设置outlet,gauge pressure输入20000,单击OK按钮确认退出。

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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Hybrid Initialization,单击Initialize按钮进行初始化。



9  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0.0001,Number of Iterations中输入500,单击Calculate开始计算。



10 结果后处理

1)双击C4栏Results项,进入CFD-Post界面。

2)单击任务栏中平面按钮,弹出Insert Plane(创建平面)对话框,保持平面名称为“Plane 1”,单击OK按钮进入Plane(平面设定)面板。。

3)在Geometry(几何)选项卡中Method选择YZ Plane,X坐标取值设定为0.009,单位为m,单击Apply按钮创建平面。

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4)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“Vec”,单击OK按钮进入云图设定面板。

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5)在Geometry(几何)选项卡中Locations选择Plane 1,Variable选择Pressure,单击Apply按钮创建压力云图。

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