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  • Fluent案例】06:流化床
    千次阅读
    2019-03-26 12:02:32

    在scdm中建立几何模型

    workbench mesh进行划分网格

     

    fluent设置失败

    参考资料:

    https://mp.weixin.qq.com/s/C0ePnk9BYXZWI3nwO-imYw

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    点击蓝字关注我们

    FLUENT案例#389(#378)-正弦(三角)波纹翅片式换热器仿真

    a5bfc6f336e73224b338fa1f9a043a34.gif

    案例介绍

    两种翅片换热器(正弦波纹和三角波纹)仿真,使用周期边界,在连续大尺寸换热器中选取一周期进行模拟,模型及工况分别如下两图。

    9474c805936929c80d2164476afeefb4.png 62307b411e8a09814d1a1dcb1ee8e84a.png 2f5e7d151cba1f69daaec6a864a38a24.gif

    网格展示

    正弦和三角波纹情况下的网格及质量检测如下,均为全结构网格。

    01

    正弦波纹

    e50cf28c9faba7fc7c1b40b19f0e8bdd.png 4cb07b0ff6999b74790d41497f0ef336.png

    02

    三角波纹

    5a9c82be9b3a306ece00f64c95f5ca43.png 2ba24cae57d3a0becc4ea3dc89457d0a.png 2f5e7d151cba1f69daaec6a864a38a24.gif

    仿真基本设置

    使用基于压力基的稳态计算,不考虑重力影响。

    4d2b209d30709d489a2f613df311e1e1.png

    使用标准KE湍流模型,标准壁面函数。

    e4bf8fc5a5dc6b5760a58ea62dcc95b6.png

    开启能量方程以计算换热。

    9ddb9d6794e2f4e7051b41c679a603d2.png

    设置各域介质/材料

    共五个域:两个流体域和三个固体域。

    438c1fe0fee5846510955da0a0f309cd.png

    分别为两个流体域确定流体介质。

    两个流体域为被翅片分隔的上下两个空气域,此处因为介质就是空气(FLUENT中默认的介质),因而可不设置(默认)。

    1b920df95168382a1099085df58b3290.png

    分别为管道和翅片设置固体材料。

    此处均使用为默认材料铝(可不设置,直接默认)。

    8b55d85b5e4c199d9fa87930a530e392.png

    设置入口条件

    入口空气速度3m/s,温度308K。

    8868578fb3f6e92652f208673a5790b4.png e0d7eef987cad57c8096775132b3d9a9.png

    设置出口条件

    出口回流温度为常温300K。

    65638c810ef862be9a99a7ed2ac78827.png

    初始化从所有域计算。

    2ad2c1bc37cc0594f56a464a06aff3b5.png 2f5e7d151cba1f69daaec6a864a38a24.gif

    基本结果

    正弦波纹式翅片换热器仿真计算到104步收敛,结果如下:

    82e5ee8c00454edd41f94ed7af738954.png a16d1e6023cea8e5e766c72cfe2e0377.png cc55a0eb561be3d263443aa468ef9475.png 46168379cfa9b42e478b3d7f44e266cf.png cbe08a31d60fc3a4ca0624a96821107f.png 4867a4049844538f76039d15bcb28d40.png d829159da962d7ac3c2adc70925b5dc0.png d209fcd0a7c314cb89822c933719ccca.png 73f2a9884ed8af4b2158cb30474000d3.png 96898f1f61506ad140d7b0233495e516.png

    三角波纹式翅片换热器仿真计算到170步收敛,结果如下:

    9474de05dbb0e28d46407602e92676e7.png 2fc5917aed686a0c27d2ad99a139ef0c.png 9d9863c59d7d58a486e18c26bb0c0114.png 514503a81ccb3562a9c2511a2c4e3c2a.png b0aa2032b1af432b1ec4fc66f0cf7099.png 3d9ef10ac31a5cb6aa040a4fbfe92385.png 08f63b75559c2ef3f4465281c87b0f1b.png a7de91fc798dbe33f5b33a16e84db72c.png 085784d6774489cda030eaaf9d248ee2.png c8b25fdbd2705c850fd421043d98575f.png a096ce7225a69a200b6e714323ab7bb1.png e372251044a2448cd93e4c90fdb40aea.png 2fc445adc3212d3738069834981e4738.png 0a30815b59e7c3f856f589aa08315c8f.png 43096afffe56c7e9a3067dc36cd93e74.gif de172dc6f7123d1937bcdf7b1363c96d.png

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    1 引言

    DEM碰撞模型扩展了DPM模型的功能,能够用于稠密颗粒流动的模拟。该模型可以与DDPM(Dense DPM)模型何用以模拟颗粒对主相的阻碍作用,因此可以用于鼓泡流化床、提升管、气力输送系统以及泥浆流动。特别对于以下情况,DEM模型特别有用:

    • 当颗粒粒径分布很广时
    • 当计算网格相对粗糙时

    本案例演示DDPM模型的使用,其中颗粒碰撞通过DEM模型来考虑。

    2 问题描述

    本例中,我们将会模拟模拟一个鼓泡流化床,并且决定其在给定表观速度情况下的工作行为。矩形床的尺寸为0.2m0.2m0.4m,初始情况下预装了部分颗粒,表观速度0.5m/s,检测穿过床层的压力降,示意图如下图所示。

    对于经典的流化曲线,若流化床入口的表观速度较小,则流化床不会硫化,其行为类似填充床,当速度增加时,流化床开始流化。

    一种理解该现象的经典方法即为流化曲线,此时入口能够驱动流体的压力需求是表观速度的函数。当处于填充床工况时,压力与表观速度的增加成正比,然而,当初期流化条件达到后,压力始终保持某一恒定值(时间平均)。至中处于流化条件的稳定压力足够维持流化床的浮重力。换句话说:

    <P>inlet×Ainlet=Buoyant weight of bed<P>inlet×Ainlet=Buoyant weight of bed

    在本例中,我们将对给定表观速度下的流化床流化过程进行仿真模拟。

    3 准备

    • 文件准备:拷贝bed.msh、92Kparcels.inj及view-0.vw文件到工作目录
    • 以3D模式、Double Precision开启FLUENT

    4 FLUENT前处理

    • Step 1:Mesh

      • 利用菜单File | Read | Mesh…读入网格文件bed.msh
    • Step 2:General

      • 点击 右侧面板中的Check按钮,检查导入的网格,确保没有负体积的存在
      • 激活Transient选项采用瞬态计算
    • Step 3:Models

      • 设置DDPM模型,按如下图所示进行设置
    • Step 4:DPM模型设置

      • 鼠标点击模型树节点Models,双击右侧models列表中的Discrete Phase
        弹出如下图所示对话框,按图进行设置。
    • 切换至Physical Models标签页,激活DEM Collision选项,如下图所示。
    • 点击Discrete Phase Model对话框下方的Injections…按钮

      点击Create按钮,弹出set Injection Properties对话框。
      • 选择Injection Typefile
      • 选择Discrete Phase DomainPhase-2
      • 选择DEM Collision Partnerdem-anthracite
      • 设置Stop Time1e-8
      • 点击File…按钮,在打开的文件选择对话框中选择文件92Kparcels.inj
      • 切换至Physical Models标签页,设置Drag LawWen-Yu
      • 点击OK按钮关闭对话框


    返回至Discrete Phase Model对话框。

    • 点击Discrete Phase Model对话框下方的DEM Collisions…按钮,弹出如下图所示对话框

      • 选择dem-anthracite,点击set…按钮。
      • 选择Collision Pairs列表项中的dem-anthracite-dem-aluminum,按下图所示进行设置
      • 选择列表项中的dem-athracite - dem-anthracite,按下图所示设置。

        点击OK按钮退出对话框。
    • Step 5:设置操作压力
      点击模型树节点Cell Zone Conditions,在右侧面板中点击按钮Operating Conditions..,如下图所示。

    • Step 6:边界条件设置
      选择模型树节点Boundary Conditions

      • 在右侧参数面板中,鼠标选择Zone列表框中选项inlet,确保Phase下拉框选择项为mixture,点击Edit…按钮弹出参数设置对话框,切换至DPM标签页,进行如下图所示设置。

        关闭OK按钮关闭对话框,返回至边界条件设置面板。
      • 依然选择inlet,设置Phase下拉框内容为phase-1,点击Edit…按钮弹出参数设置对话框。设置Velocity Magnitude0.5。点击OK按钮关闭对话框。
      • 设置outlet边界,采用类似的方法,设置Mixture类型,进行如下图所示设置。
    • Step 7:Solution Controls
      设置亚松弛因子:
      I. Pressure: 0.9
      II. Momentum: 0.2
      III. Volume Fraction: 1
      IV. Discrete Phase Sources: 1

    • Step 8:Monitors

      • 点击模型树节点Monitors,在 右侧面板中点击Surface Monitors下方的Create按钮,在弹出的对话框中按如图所示进行设置,点击OK按钮关闭对话框。
    • Step 9:Solution Initialization
      直接初始化即可。

    • Step 10:Run Calculation
      分三步进行计算:

      1.使用单一时间步将颗粒注入到计算域中
      2.计算两秒
      3.再计算两秒

      • 设置Time Step Size0.001
      • 设置Number of Time Steps1
      • 设置Report Interval5
      • 点击Calculate




    附件列表

     

    转载于:https://www.cnblogs.com/LSCAX/p/5353177.html

    展开全文
  • 案例题目:一个矩形空腔内有500K恒温小球,矩形空腔充斥空气,边界条件绝热,模型尺寸如下,试模拟空腔内空气流动状态做出温度变化图。(尺寸大小懒得写了,在建模部分里有)操作平台:workbench...

    8f5ad6e9aa483d7fad190a4af1221045.png

    自然对流来了!!

    江苏的高校好多开学了,我啥时候才能开学

    另外,刚才看了何同学的Mac Pro深度体验视频,我好酸/(ㄒoㄒ)/~~

    好想拥有一台跑仿真那种sou~sou~sou~的机器。

    废话不多说了,进入正题!


    案例题目:一个矩形空腔内有500K恒温小球,矩形空腔充斥空气,边界条件绝热,模型尺寸如下,试模拟空腔内空气流动状态做出温度变化图。(尺寸大小懒得写了,在建模部分里有)

    49bf451960be33384d90f291bfb9d428.png

    操作平台:workbench


    打开workbench拖入,fluid flow fluent模块

    ①前处理(建立几何模型)

    • 右键A2板块,打开DesignModeler,进行建模。
    • 在xy平面上绘制如下草图,尺寸如下图所示

    5a392ea66b8346708ba1610cd2328979.png
    • 点击concept-Surfaces from Sketches,在Base Objects选择刚刚绘制的草图,Generate

    97a0ccd30c505a4c7418f0d051af105d.png
    • 关闭DesignModeler

    ②前处理(绘制网格)

    • 双击A3单元格,打开meshing
    • 右键模型树节点mesh-insert-sezing,选择矩形边框,网格尺寸1mm

    1e013eb9a9af15016610db36596780c1.png
    • 右键模型树节点mesh-insert-sezing,选择圆形边界,type中选择总节点数Number of Divisions,数目选择100(相对来说,圆球附近情况比较复杂,因此我们将这里的网格数做的密一点,当然也可以在圆球边界做边界层)

    47cd26b0a3e495bac5e09ebeac718873.png
    • 右键模型树节点mesh-insert-method,Geometry选择整个模型,Method选择Triangles

    4ac56ecd41a06c644727b4a3d19931c9.png
    • 点击模型树mesh在属性栏中展开sizing栏,将Growth Rate修改为1.05(或者可以根据需求自己调整网格尺寸,这里的1.05是我自己试出来的,只是看的这样生成的网格比较顺眼...)

    c5e2f2a049de9c46fcc8df08792f9d5c.png
    • 右键模型树节点mesh点击generate mesh 生成网格,网格如下图所示(本案例似乎用不到这么密集的网格..)

    e9f2d14f6ca40bb6bd38f87ebca99387.png
    • 对模型进行命名,命名如下

    88316dfd617518bac772006d6dd63273.png
    • 关闭meshing
    • 右键A3单元格,点击update

    ③Fluent求解

    • 网格更新好后,双击A4单元格,打开Fluent启动器,选择double precision(做自然对流等仿真必须打开双精度,为啥呢,我也不明白,等明白了我补上hhhh)(更新:自然对流中,温度变化是比较小的,因此使用双倍精度,防止将微小的变化当作残差收敛掉)

    0ab70accd44099857528874cc94314a9.png
    • 打开fluent后点击check检查网格,看看有没有错误
    • 选择瞬态模型Transient,打开重力,重力大小为Y轴负方向-9.8

    a30ab29a7b342b2bd4a13ee9a7cff6ec.png
    • 在模型树Models节点中,打开能量方程

    fb4b8003387bbda559f4398c053460d4.png
    • 修改材料物性,双击模型树节点Materials-Fluid-air,在密度(density)中选择理想不可压缩气体incompressible-ideal-gas点击Change/create,colse

    fdffeb002f0a497ff95c219a5a88ea01.png
    • 设置边界条件,小球边界为500k(经知友提示,才发现忘记写边界条件设置了,这里补上,但是图找不到了..)
    • 选择计算方法,双击solution-methods,计算方法选择coupled,pressure选择基于体的Body Force Weighted

    67612c45d75921fc525a306b4382cbc3.png
    • 初始化,选择常数初始化Standard Initialization 将整体温度初始化为300k,Initialize.

    b25c539bc51795c237a292c93a4c709c.png
    • 设置自动保存,双击solution-calculation中的autosave,Save Data File Every 为每个时间步保存一次,选中each time选项,OK(又忘记截图了嘻嘻)
    • 如果想在计算过程中观察温度云图变化,按照以下步骤操作:先建立一个温度云图,然后双击solution Animations,选择建立好的云图,即可实现,在计算过程中观察云图辩护
    • 计算设置,双击Run Calculation,时间步设置为0.1s,200个时间步,一共20s,calculate

    b6a9d5435e53f67d03131419ee566ebc.png
    • 等待....洗完澡正好计算完...

    714e5c62d71de9818904dfbf1558e5b9.png
    • 关闭fluent

    ④双击A6单元格,打开CFD-post

    • 建立一个温度云图,方法不在过多赘述,不知道的翻前面文章
    • 建立好云图之后,点击Animation的小图标,如下图所示

    e37d5ffffbc11b1f6be0285322db8f36.png
    • Animation设置如下图所示,设置好之后点击▶播放完之后,视频即导出。

    f3c6730a0be0664cb9297692cbd861ac.png
    • 下图是温度变化过程

    c6f98b29ca1b915b13142cb08e37ecd3.gif
    呐~

    完工!

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