Fluent案例2：三维管内湍流流动，实战演练

这次的例子是三维模型

和之前一样，模型文件放在评论区，需要的话自取

案例描述：一个圆管，内径16mm，入口速度1.5m/s，出口压力一个大气压，环境温度20℃,对流场进行仿真。模型如下图所示。

首先计算雷诺数 Re=ρvd/μ=23950.8>4000，湍流

软件：利用workbench仿真平台进行仿真。

1、利用结构模型软件进行建模，建模软件很多种，我用习惯soildworks 了，这次用SW进行建模，具体操作不再过多赘述，蛮简单的，做好模型之后保存为.x_t文件就可以了（其他格式也可以，只不过这个格式比较简单不容易出错）

2、打开workbench仿真操作平台

①前处理

• 在workbench仿真操作平台中拖入fluid flow fluent 模块

• 右键A2模块，导入建立好的模型

• 导入好之后，再次右键，利用DesignModeler 对模型进行编辑
• 打开DesignModeler之后，点击Generate导入模型
• 点击菜单栏中的Tools-fill对管子内部进行填充（因为我们的模型是只有一个外壳，也就是只有固体部分，我们要用DesignModeler将我们需要仿真的流体域部分绘制出来）
• 选中管子的内壁面（操作方法，框选所有壁面，然后切换点选，按住CTRL键逐一取消外壁面），点击apply，点击Generate。

• 在模型树中选择流体域部分，重命名为fluid，将固体部分抑制掉。

• 关闭DesignModeler
• 双击A3模块，双击打开mesh
• 右键模型树中mesh--Method选择网格生成方式
• 模型选择流体域部分，网格生成方式为sweep扫掠方式，扫掠方式选择Manual source and Target（定义起点和终点），起点选择入口，重点选择出口，面上网格采用纯三角网格，s生成网格方式选择网格尺寸，1mm。具体设置如下图所示

• 右键mesh--Generate mesh生成网格
• 起始面绘制边界层，选中起始面，右键insert--inflation,bundary选择圆的边界，网格层数选择8层，膨胀率选择1.1。右键mesh--update,绘制出边界层网格

• 流体域内部网格细化，右键mesh--insert--sizing。Geometry选择入口面;Element,1mm；update。网格绘制成功。

• 对网格进行命名，选择一个面右键选择Create Named Selection，对相应的面进行命名分别命名为inlet、outlet、shell。明明结束后关闭mesh

• 回到workbench,在mesh右键点击update，将网格导入fluent。

②求解过程

• 导入fluent之后，双击fluent setup，对启动器进行设置，打开Fluent之后就可以看到导入的网格了。
• 流体模型选择k-epsilon-realizable模型 （模型本身具有稳定性、经济性和比较高的计算精度，使之成为湍流模型中应用范围最广，最广为人知的模型）

• 在材料中导入液态水，copy

• 流体域设置为液态水，并且修改其密度和粘性系数，change

• 边界条件中将inlet入口速度设置为1.5m/s，outlet出口压力设置为0
• 在physics--operating--conditions设置背景压力为一个大气压。
• solution计算方法选择couple算法
• 初始化采用Hybrid Initialization，点击Initialize

• 初始化结束后，点击Run Calculation中将迭代步数设置为500步，点击calculate
• 等待........................................................
• 在94步的时候结束计算了，关闭Fluent

③后处理

• 回到workbench，双击打开results

<这里后处理根据大家的需求来，我就简单的写几个后处理的方法>

• 绘制流线图
• 点击streamline，在弹出的对话框中将流线的起始设置为入口，流线根数自定，点击apply即可形成流线图

• 绘制矢量图
• 和流线图差不多，不细说了，只不过矢量的位置可以选择建立在之前的流线图上

• 绘制速度云图
• 云图需要创建在一个面上，所以需要先创建一个面，点击location--plane创建一个平面，基于xy轴，z方向为0，点击apply
• 将之前的流线图矢量图隐去后可以看到平面，点击云图，云图位置生成在平面上，物理量选择速度，点击apply

• volume rendering功能
• 点击volume rendering物理量选择速度，层数以及透明度自定，apply

好啦，这个案例就说到这里啦

祝大家硕果累累~

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