ICEM CFD与Fluent联合应用:U型管网格划分与流动模拟

Case 1 三维自动体网格生成-------弯管(U型管)流动

前六部分的内容我在之前的一期视频中有详细的分部流程展示,需要的朋友们可以自行观看(https://www.bilibili.com/video/BV1aA411R7Qj/?spm_id_from=333.999.0.0)

管内流体为水,入口速度为10m/s,出口为自由流出口,弯管尺寸具体如下图,着重学习简单非结构自动体网格的生成。

尺寸图与示意图

 

第一部分  几何模型Geometry创建

geometry创建示意图

 

第二部分  创建进出口截面与墙壁面

 

创建面示意图

第三部分  定义inlet/outlet/wall的part

 

定义part后效果图

第四部分  创建几何模型的拓补结构(repair geometry)

 

拓补结构效果图

第五部分 创建体(body)

创建体的相关设置

 

第六部分 设置体网格

1.定义全局尺寸:Mesh文件中定义scale factor为1,max element 为400

2.定义体网格参数: mesh type选择tetra/mixed,mesh method选择使用robust(octree)(是一种自上而下的网格生成方法,无需特别定义壳/面网格参数)

3.定义棱柱网格全局参数:a. Grow law选择exponential,b.定义initial height=2 height ratio=1.5 number of layers=7

4.定义part的网格尺寸:右击part→part mesh setup ,wall中maxsize为100并勾选prism

5.生成网格:mesh中选择prism layers 点击compute

网格生成效果图

6.网格质量检查

网格质量检查

 

第七部分 弯管流动数值计算及后处理

1. 定义网格读取 File→Read→Case 选择刚保存的mesh网格

2. Check检查网格质量,minimum volume应大于0

3. 设置scale:在mesh was createed in下拉栏中选择mm

 

设置scale

A. 保证求解器solver为默认的三维基于压力隐式稳态求解器

求解器设置

B. 选择湍流模型:models→viscous,由于雷诺数为8x105,采用常见的standard k-epsilon

 

湍流模型选择

材料定义

C. 定义材料:material→fluid→air 按默认设置点击change/create 按close退出

5. 定义边界条件

A. 定义入口,点击boundary condition,单击in,修改type为velocity-inlet,弹出对话框中按下图设置

 

入口定义边界条件的选项(我电脑死机了)

B.定义出口:选择 out,type栏中选择outflow

C.定义壁面:选择wall,type栏中选择wall

6. 流场模拟

Solution→solution initialization→standard initialization,compute from选择下拉栏in,点击initialize进行初始化流场

 

流场模拟相关选项

7. 定义收敛条件:solve→monitor→residual 勾选plot 并设置收敛残差值为1e-4

8. 迭代计算:单击run calculation 设置迭代次数number of iteration 输入500

大概200次后收敛,基本可以判断计算已经收敛

 

迭代计算实际效果图

9. 后处理

A. 显示云图:先定义显示切面,在display中下拉栏选择iso-surface,在弹出的窗口中选择mesh和Y-coordinate,名称改为y-mid,并单击create如图1

图2.点击result→contours,勾选filled 右侧分别选择 velocity magnitude 和 pressure static pressure,结果如下图3.图4

 

图1.创建Y-mid平面的相关操作

图2.云图设置相关选项

图3.速度云图实机效果图

 

图4.压力云图实机效果图

B. 迹线图显示

点击result→pathline,设置style为line-arrow,单击attribute,并定义spacing factor为20,scale为0.2

定义steps为50000,path skip为20,在release from surface中选择in 其余保持默认,单击display选项

迹线图实机效果

C. 显示管中不同位置的速度矢量:观察二次流变化,

设置不同的iso平面(与上面操作相同)

在result中选择vector 选择in out 和刚设置的面,scale为10

 

速度矢量实际效果图与对应相关设置

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