Fluent CFD案例:固体圆柱自然对流换热瞬态分析

本案例在ANSYS2019R3中演示了如何利用Fluent进行固体圆柱自然对流换热二维瞬态CFD仿真。首先于DesignModeler中建立几何模型,接着导入ANSYS Mesh进行网格划分,并进行命名边界条件,然后利用Fluent进行求解,最后在CFD-POST中进行后处理。案例基于2D、瞬态求解。


一、案例模型


「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图2



二、Workbench设置
   

▼ 将Fluid Flow(Fluent)拖入右边空白界面。

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图3

▼ 以DesignModeler方式打开Geometry。

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图4

模型建立完毕,转入ANSYS Mesh,网格划分。




三、Fluent设置
   

▼ 打开Fluent登录界面进行设置。

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图5



3.1 General设置

▼  勾选Gravity并将Y方向设置为-9.81,选中Transient瞬态求解方式。

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图6


3.2 Models设置
       

▼ 打开能量方程。「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图7


3.3 Materials设置
       

将空气密度修改为incompressible-ideal-gas。「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图8


3.4 Cell Zone Conditions设置      

确保流体计算域为fluid,固体计算域为solid。

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图9



3.5 Boundary Conditions设置

bottom_wall设置为via System Coupling。「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图10

cylinder_wall和cylinder_wall-shadow中Temperature均设置为500K。「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图11

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图12

side_wall_l、side_wall_r和top_wall均设置为via System Coupling。「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图13

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图14

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图15


3.6 Monitors设置

将连续相方程、X方向速度方程、Y方向速度方程的残差均设置为1e-06。

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图16


3.7  Initialization设置

将Compute from设置为bottom_wall,然后点击Initialize。

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图17


3.8 Run Calculation  

将时间步长设置为0.1 s,将迭代步数设置为600 steps,将单位时间步最大迭代步数设置为10,然后点击Calculate。

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图18

计算完成。「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图19



四、CFD-POST后处理

▼ 压力云图。

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图20



▼ 速度云图。

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图21



▼ 温度云图。

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图22



▼ 速度流线图。「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图23

▼ 速度矢量图。

「CFD案例-Fluent」23 固体圆柱自然对流换热二维瞬态分析的图24


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