FLUENT模拟气泡的破碎与凝聚现象

本教程演示了运用欧拉和群体平衡模型对气泡破碎与凝聚过程的设置和求解。几何模型为二维模型。

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）依次右键选择模型入口边界和出口边界，在弹出快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，输入名称inlet和outlet，单击OK按钮确认。

3）设置网格尺寸为0.005m，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，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Eulerian，单击OK按钮确认并关闭对话框。

3）在命令栏输入如下命令，激活群体平衡模型。

4）在模型设定面板Models中双击Population Balance Model按钮，弹出Population Balance Model（群体平衡模型）对话框，在Method中选择Discrete，在Bins中Bins输入6，勾选Phenomena，勾选Aggregation Kernel选择luo-model，勾选Breakage Kernel，Frequency选择luo-model，单击OK按钮确认并关闭对话框。

5）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water-liquid。

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

6）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)，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，选择inlet，Phase选择phase-2，单击Edit按钮弹出边界条件设置对话框。Velocity Magnitude输入0.8。

在Multiphase选项卡中，Volume Friction中填入1，Boundary Value中Bin-3-friction中填入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0.001，Number of Iterations中输入1000，单击Calculate开始计算。

2）计算收敛完成后，单击单击主菜单中File→Close Fluent按钮退出FLUENT界面。

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，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Phase 2.Mean Particle Diameter，单击Apply按钮创建腐蚀速率云图。

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