FLUENT三相流动模拟

本教程将通过VOF模型模拟空气、水和甘油三相流动问题。

 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）分别右键选择模型上部出口边界和下部两个入口边界，在弹出快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，输入名称inlet1、inlet2和outlet，单击OK按钮确认。

（3）设置网格尺寸为6e-04m，在Quality中，Smoothing选择High。

（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。

 4     设置材料 

（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和glycerin，单击Copy按钮确认。

 5     定义模型 

（1）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。勾选Gravity，在Y中填入-9.81m/s2。

（2）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3，勾选Implicit Body Force，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（3）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，Phase-1保持默认。

在Phase-2对话框中，Phase Material选择water-liquid，在Phase-3对话框中，Phase Material选择glycerin，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（4）在Phase设定对话框中，双击Interaction按钮，弹出Phase Interaction对话框，在Surface Tension选项卡中，勾选Surface Tension Force Modeling，在Adhesion Options中选择Wall Adhesion，对应不同的项输入不同的Surface Tension Coefficients，Phase-1与Phase-2输入0.072，Phase-1与Phase-3输入0.0631。

（5）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。

 6     设置边界条件 

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

（2）在边界条件面板中，双击inlet1弹出边界条件设置对话框。Velocity Magnitude输入0.08，单击OK按钮确认退出。

Phase选择Phase-2，在Multiphase选项卡中Volume Fraction填入1，单击OK按钮确认退出。

（3）在边界条件面板中，双击inlet2弹出边界条件设置对话框。Velocity Magnitude输入0.06。

Phase选择Phase-3，在Multiphase选项卡中Volume Fraction填入1，单击OK按钮确认退出。

 7     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Standard Initialization，单击Initialize按钮进行初始化。

 8     计算求解 

（1）单击主菜单中Solve→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。

在Time Step Zize中输入0.005，Number of Iterations中输入2000，单击Calculate开始计算。

 9     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“VOF”，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symmtry 1，Variable选择phase ID，单击Apply按钮创建云图。

本篇文章来源于微信公众号: 南流坊