Fluent Species Transport在气体置换模拟中的应用

一个实例

如下图所示,入口用100%的纯N2替换腔室内的空气。通过观察测试点的空气中的O2的浓度来评估替换效率。


fluent species transport进行气体置换的图2


fluent species transport进行气体置换的图4



1、首先选择fluent 模块,导入几何模型。

fluent species transport进行气体置换的图6



2、导入模型后,我们进行网格划分。定义出入口和wall。考虑计算机的计算能力,选择合适的网格密度。fluent species transport进行气体置换的图8



3、选择double precision,species transport必须采取双精度,定义并行计算的核心为2.。其他的默认即可。

fluent species transport进行气体置换的图10



4、进入fluent求解器后,选择transient 的瞬态计算模型,选择添加重力加速度(这个加不加其实差别不大)。

fluent species transport进行气体置换的图12



5、考虑模型为湍流模型,选择流体的黏性模型为K-epsilon。参数默认即可。

fluent species transport进行气体置换的图14



6、选择species transport。

这里我们不考虑反应模型。只考虑内部流场的组分分布。Inlet diffusion因为只导入100%的N2,所以不用勾选。这里的mixture material可以选择不同的材料。这里我们不做改变,因为内部就是空气。可以在随后的patch定义材料的比例。fluent species transport进行气体置换的图16



fluent species transport进行气体置换的图18



7、这里材料不变。

fluent species transport进行气体置换的图20



8、这里的body材料为mixture-template及开始选择的氧气、水蒸气和氮气的混合模型。fluent species transport进行气体置换的图22


9、定义入口速度为30m/s,species为100%N2.。

fluent species transport进行气体置换的图24



fluent species transport进行气体置换的图26



10、定义压力出口为1bar。

fluent species transport进行气体置换的图28



11、选择PISO求解,这个在瞬态计算中容易收敛

fluent species transport进行气体置换的图30



12、监控残差,根据仿真所需精度来定义。这里选择改变h2o和o2为0.0001。

fluent species transport进行气体置换的图32



13、进行模型初始化,选择inlet为compute from为inlet。

fluent species transport进行气体置换的图34



14、进行初始模型的patch,定义原始的氧气o2为0.22。

fluent species transport进行气体置换的图36


15、保存间隔为10个步长

fluent species transport进行气体置换的图38



16、定义timestep为0.001s,计算的总体时间步为1000.一般认为时间步长的计算为:fluent species transport进行气体置换的图40L为单元的尺寸,v是入口速度。fluent species transport进行气体置换的图42



17、然后我们就可以通过后处理查看

fluent species transport进行气体置换的图44



fluent species transport进行气体置换的图46


Species Transport组分运输的方程:层流的质量扩散:湍流的质量扩散:组分运输中的能量方程:进口处的扩散最后,说明下,我不是专业的cfd工作者,所以难免会有错误。


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