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本教程演示了铸造凝固过程中的流体流动和传热问题的设置和求解。
1 启动FLUENT并导入网格
（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Fluid Dynamics→FLUENT 19.2命令，启动FLUENT 19.2。
（2）在FLUENT Launcher界面中的Dimension中选择2D，在Option中选择Double Precision，在Display Options中勾选Display Mesh After Reading和Workbench Color Scheme，单击OK按钮进入FLUENT主界面。
（3）在FLUENT主界面中，单击主菜单中File→Read→Mesh按钮，弹出Select File（导入网格）对话框，选择文件名为solid.msh的网格文件，单击OK按钮便可导入网格。
（4）导入网格后，在图形显示区将显示几何模型。
（5）单击主菜单中Mesh→Check按钮，检查网格质量，确保不存在负体积。
（1）单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板。在2DSpace中选择Axisymmetric Swirl。
勾选Gravity，在X方向上填入-9.81。
3 设置材料
（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit按钮，弹出Create/Edit Materials（材料）对话框。在Name中填入liquid-metal，Density选择polynomial，在弹出的Polynomial Profile对话框中，Coefficients填入2，Coefficients中依次填入8000和-0.1，单击OK按钮确认关闭Polynomial Profile对话框。
在Create/Edit Materials（材料）对话框中，Cp 填入680，Thermal Conductivity填入30，Viscosity填入0.00553，Pure Solvent Melting Heat填入100000，Solidus Temperature填入1150，Liquidus Temperature填入1150，单击Change/Create按钮完成物质的设定。
4 边界条件
（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Cell Zone Conditions按钮启动的计算域设置面板。
（2）在计算域设置面板中，双击fluid弹出fluid设置对话框。在Material Name中选择liquid-metal，单击OK按钮确认退出。
（3）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按钮启动边界条件设置面板。
（4）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中填入0.00101。
在Thermal选项卡中，Temperature中输入1300，单击OK按钮确认退出。
（5）在边界条件面板中，双击outlet弹出边界条件设置对话框。在Velocity Specification Method中选择Components，Axial-Velocity中填入0.001，Swirl Angular Velocity中填入1。
在Thermal选项卡中，Temperature中输入500，单击OK按钮确认退出。
（6）在边界条件面板中，双击bottom-wall弹出边界条件设置对话框。在Thermal选项卡中，Thermal Conditions选择Temperature，Temperature中输入1300，单击OK按钮确认退出。
（7）在边界条件面板中，双击free-surface弹出边界条件设置对话框。在Shear Condition中选择Marangoni Stress，Surface Tension Gradient填入-0.00036。
在Thermal选项卡中，Thermal Conditions选择Convection，Heat Transfer Coefficient中输入100，Free Stream Temperature中输入1500，单击OK按钮确认退出。
（8）在边界条件面板中，双击side-wall弹出边界条件设置对话框。在Thermal选项卡中，Thermal Conditions选择Temperature，Temperature中输入1400，单击OK按钮确认退出。
（9）在边界条件面板中，双击solid-wall弹出边界条件设置对话框。在Wall Motion中选择Moving Wall，在Motion中，选择Rotational，Speed填入1.0。
在Thermal选项卡中，Thermal Conditions选择Temperature，Temperature中输入500，单击OK按钮确认退出。
5 求解控制
（1）单击主菜单中Solving→Solution→Methods按钮，弹出Solution Methods（求解方法设置）面板。在Scheme中选择Coupled，在Pressure中选择PRESTO!，勾选Pseudo Transient。
（2）单击主菜单中Solving→Controls→Controls按钮，弹出Solution Controls（松弛因子控制）面板。单击Equations按钮，弹出Equations（方程）对话框，取消选择Flow 和Swirl Velocity，单击OK按钮确认。
（3）单击主菜单中Solving→Reports→Residuals按钮，弹出Residuals Monitors（残差监视）面板，在Options中选择Plot，单击OK按钮确认退出。
（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，单击Initialize按钮进行初始化。
（2）单击主菜单中User Defined→Field Functions→Custom按钮，弹出Custom Field Function Calculator对话框。在Field Functions中选择Mesh和Radial Coordinate，单击Select按钮，在分别单击乘号和数字1，New Function Name.中填入omegar，单击Define按钮确认。
（3）在初始化设置面板，单击Patch按钮，弹出Patch对话框，在Variable中选择Axial Pull Velocity，Value中填入0.001，Zones to Patch中选择fluid，单击Patch按钮。
在Variable中选择Swirl Pull Velocity，勾选Use Field Function，在Field Function中选择omegar，Zones to Patch中选择fluid，单击Patch按钮。
7 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 Method中，Fluid Time Scale选择User Specified，Solid Time Scale选择User Specified，Number of Iterations中填入20，单击Calculate开始计算。
8 结果后处理
1）在Graphics下双击Contous弹出Contous（等值线）对话框。Contous of选择Temperature和Static Temperature，在Options中选择Filled，单击Display按钮，显示云图。
9 瞬态计算
1）单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板。在Time中选择Transient。
2）单击主菜单中Solving→Controls→Controls按钮，弹出Solution Controls（松弛因子控制）面板。单击Equations按钮，弹出Equations（方程）对话框，选择Flow 和Swirl Velocity，单击OK按钮确认。
3）在松弛因子控制面板中，Liquid Fraction Update中填入0.1。
4）单击主菜单中Solving→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。Time Step Size中填入0.1，Number of Time Steps填入50，单击Calculate开始计算。
5）在Graphics下双击Contous弹出Contous（等值线）对话框。
Contous of选择Temperature和Static Temperature，在Options中选择Filled，单击Display按钮，显示云图。
Contous of选择Velocity和Stream Function，在Options中取消选择Filled，单击Display按钮，显示云图。
Contous of选择Solidification/Melting和Liquid Fraction，在Options中选择Filled，单击Display按钮，显示云图。
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