本教程演示了在三维水槽中进行波浪模拟的过程。
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 2019→Workbench命令,启动Workbench 2019,进入ANSYS Workbench 2019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.x_t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)依次右键选择模型外部边界,在弹出的快捷菜单中选择Create Named Selection,输入名称inlet,outlet和symm,单击OK按钮确认。
(3)在水槽底面设置边界层。在Inflation Option中选择Total Thickness,Number of Layers填入10,Maximum Thickness填入0.5.
(4)选择水槽中的结构物,进行局部面网格加密,Element Size输入0.05。
(5)在Assembly Meshing中Method选择CutCell,Max Size填入0.2。
(6)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。
(7)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。
(8)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。
(9)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。
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,Solver中Time选择Transient。勾选Gravity,在Z中填入-9.81m/s2。
(3)在湍流模型设置面板,选择SST k-omega模型,勾选Turbulence Damping。
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。单击Fluent Database按钮弹出Fluent Database Materials对话框,选择water-liquid单击Copy按钮确认。
6 设置多相流
(1)在模型设定面板Models中双击Multiphase按钮,弹出Multiphase Model(多相流模型)对话框,选择VOF,Number of Eulerian Phases填入2,勾选Open Channel Flow和Open Channel Wave BC,单击OK按钮确认并关闭对话框。
(2)在模型设定面板Models中双击Multiphase下的Phases按钮,弹出Phase(多相流设置)对话框,在Phase-1对话框中,Phase Material选择air,在Phase-2对话框中,Phase Material选择water-liquid,单击OK按钮确认并关闭对话框。
7 设置边界条件
(1)单击主菜单中Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。
(2)在边界条件面板中,选择outlet的边界类型为pressure-outlet,在Multiphase选项卡中,勾选Open Channel,Free Surface Level输入2,Bottom Level输入2.5。
(3)在边界条件面板中,双击inlet弹出边界条件设置对话框。在Multiphase选项卡中,勾选Open Channel Wave BC,Wave BC Options选择Short Gravity Waves,Free Surface Level输入2,Wave Theory选择Fifth Order Stokes,Wave Height输入1,Wave Length输入8.5。
注:在命令窗口输入/define/boundary-conditions/open-channel-wave-settings命令,软件会检查波浪参数是否设置正确。
8 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Hyper Initialization,Open Channel Initialization中Compute from选择inlet,Open channel Initialization Method选择Flat,单击Initialize按钮进行初始化。
9 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填入0.01,Number of Iterations中输入2000,单击Calculate开始计算。
10 结果后处理
(1)双击A6栏Results项,进入CFD-Post界面。
(2)设定等值面显示水面云图。
本篇文章来源于微信公众号: 南流坊
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