Fluent Tutorials:排气系统的模拟与优化

本算例演示利用Fluent Meshing中的Fault-tolerant划分排气歧管计算网格,并利用Fluent Solution进行歧管内流场求解。

1 问题描述

歧管几何模型如下图所示。在歧管几何模型上包含有小管道以及小的泄漏孔,本算例采用FTM流程对这些缺陷特征进行处理。

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2 网格生成

  • 启动Fluent Meshing
  • 启用FTM工作流程

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工作流包含的操作节点如下图所示。

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2.1 导入几何模型

  • 进入Import CAD and Part Management节点设置
  • 选择CAD File为exhaust_system.fmd
  • 选择Create Meshing Objects为Custom
  • 设置Display Unit为mm
  • 点击Load按钮加载几何

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  • 如下图所示将需要划分网格的几何部件拖放到Meshing Model节点下

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  • 拖放完毕后如下图所示

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  • 选择节点Meshing Model,进行如下所示
  • 设置选项Create One Zone Per为part
  • 点击按钮Create Settings to Child Objects
  • Create Meshing Objects

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导入的几何模型如下图所示。

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2.2 描述几何

  • 进入Describe Geometry and Flow操作面板,如下图所示设置
  • 激活选项Internal flow through the object
  • 设置选项Do you need require feature extraction?为yes

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  • 进入Enclose Fluid Regions (Capping)面板,如下图所示从列表框中选择边界inlet创建入口边界inlet-1

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  • 从列表框中选择边界inlet.1创建入口边界inlet-2

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  • 从列表框中选择边界inlet.1创建入口边界inlet-3

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  • 从列表框中选择边界outlet创建出口边界outlet

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边界创建完毕后的几何模型如下图所示。

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2.3 释放几何特征线

  • 进入Extract Edge Features面板,如下图所示设置,提取几何特征

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2.4 识别区域

  • 进入 Identify Regions面板,如下图所示创建流体区域fluid-region-1

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  • 如下图所示创建void区域void-region-1

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2.5 定义泄漏阈值

  • Define Leakage Threshold面板中如下图所示设置泄漏阈值

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2.6 更新区域信息

  • 进入Update Region Settings,如下图所示设置区域信息

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2.7 网格尺寸控制

  • 进入Choose Mesh Control Options面板,如下图所示采用默认设置

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2.8 生成面网格

  • 进入Generate the Surface Mesh面板,采用默认参数生成面网格

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生成的面网格如下图所示。

image-20210521211059704

2.9 更新边界

  • 进入Update Boundaries面板,如下图所示设置边界信息

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2.10 设置边界层参数

  • 进入Add Boundary Layers面板,如下图㪢指定边界层参数

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2.11 生成体网格

  • 进入Generate the Volume Mesh面板,采用默认参数生成体网格

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  • 利用菜单File → Write → Mesh... 保存网格文件
  • 点击按钮Switch to Solution切换到求解模式

3 Fluent求解设置

本算例的计算条件较为简单,这里简单描述。

  • 如下图所示操作,删除所有的固体区域

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  • 同时设置所有入口区域

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  • 指定入口区域速度为1 m/s

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  • 定义一个新的流量监测mass-in,检测所有入口的流量和

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  • 定义一个新的流量监测mass-tot,检测所有入口及出口的流量和

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  • 创建一个新的表达式,将其作为报告输出

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  • 定义表达式mass-bal,将其定义为mass-tot/mass-in

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  • 初始化并进行计算

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  • 监测得到的mass-bal曲线如下图所示

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4 计算结果

  • 流线分布如下图所示

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  • 定义一个新的plane,采用默认参数

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  • 平面上速度分布如下图所示

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