FLUENT模拟高压气体释放过程

本教程演示了气瓶中高压气体释放过程中的流体流动和传热问题的设置和求解。

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。

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）右键单击模型树中Mesh选项，依次选择Mesh→Insert→Inflation，boundary选择气瓶周边曲线，在Maximum Layers中输入10。

（3）设置网格尺寸为5mm。

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，如图16-16所示。

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。在SolverTime中选择Transient，在Type中选择Density-Based。

3）在模型设定面板Models中双击Energy按钮，弹出Energy（能量模型）对话框，勾选Energy Equation，单击OK按钮确认并关闭对话框。

4）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。

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。Density选择ideal-gas，单击Change/Create按钮并关闭Fluent Database Materials对话框。

7    设置操作条件

1）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Cell Zone Conditions面板。单击Operating Conditions按钮弹出Operating Conditions对话框，勾选Specified Operating Density，单击OK按钮并关闭对话框。

8    边界条件

1）在边界条件面板中，双击wall-part_1弹出边界条件设置对话框。在Thermal选项卡中，Thermal Conditions选择Convection，Heat Transfer Coefficient输入45，Free Steam Temperature输入287，Wall Thickness输入0.001，单击OK按钮确认退出。

9    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，单击Initialize按钮进行初始化。

2）单击主菜单中Setting Up Physics→Adapt→Mark/ Adapt Cells→Region按钮，弹出如图16-25所示Region Adaption对话框。

在X Min中输入-0.25，X Max中输入0.25，Y Min中输入-0.1，Y Max中输入0.1，单击Mark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。

10   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中输入0.0001，在Number of Time Steps中输入100，单击Calculate开始计算。

11   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 （云图）按钮，弹出Insert Contour（创建云图）对话框。输入云图名称为“Press”，单击OK按钮进入云图设定面板。

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

4）创建云图“Vec”，在云图设定面板Geometry（几何）选项卡中Locations选择Symmetry 1，Variable选择Velocity，单击Apply按钮创建速度云图。

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