搜索CFD學習系列（一）——Fluent/DPM實例
2016-11-14 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
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終于算是安頓下來了。今天更一發。同時也是換換口味。ABAQUS雖好,奈何烤羊腿吃幾天也會膩,更何況我們這個標榜數值大雜燴的算盤坊呢。今天小胖結合自己剛做完的一個小項目,談一談Fluent中如何進行顆粒擴散模擬。
Fluent是流體動力學軟件,幾年前被Ansys收購。據說ABAQUS也想收購Fluent來著,無奈最終流產。眼看如此一業界白富美投入了高富帥Ansys的懷抱,Abaqus這個書呆子也只有汪洋興嘆,埋起頭來發展自己的CFD模塊了。
話說Fluent在Ansys框架內發展得也算是順風順水,完成了由白富美向豪門富太的轉變。這個傳統的流體軟件也不再局限于連續介質的模擬,而是把自己的觸角伸向了非連續介質。DPM算是其中的一個相對成熟的功能了。
DPM全稱是Discrete Phase Model。根據Fluent自己的說法,DPM中離散相是通過拉格朗日軌道進行跟蹤。算了,我還是回去翻翻它的manual吧。
Another very useful group of models in ANSYS Fluent is the set of free surface and multiphase flow models. These can be used for analysis of gas-liquid, gas-solid, liquid-solid, and gas-liquid-solid flows. For these types of problems, ANSYS Fluent provides the volume-of-fluid (VOF), mixture, and Eulerian models, as well as the discrete phase model (DPM). The DPM performs Lagrangian trajectory calculations for dispersed phases (particles, droplets, or bubbles), including coupling with the continuous phase. Examples of multiphase flows include channel flows, sprays, sedimentation, separation, and cavitation.
上邊說,DPM是用拉格朗日軌道模型來計算離散相的。而顆粒間的碰撞,則可采用DEM(離散元)的計算方法進行:
ANSYS Fluent allows you to use the discrete element method (DEM) as part of the DPM capability. To use the DEM model, refer to Modeling Collision Using the DEM Model in the User's Guide.
顆粒還是sphere。你看人家,高富帥白富美都用球形顆粒,你看看小胖,博士最后三年整個橢球搞來搞去,沒有超算完全跑不動,直接搞得我延期畢業2年,現在還欠著兩篇相關論文沒跑完——這真是自己挖的坑,跪著也要填完。
好了,我已經平復了。小胖不多說理論和公式,先上個小實例,大家跑起來。這個例子吧,是某隧道的施工的通風和降塵模擬。
斷面是這樣滴。行車道下的空間不用管,主要是中間的空間和風道板上部空間。這樣,我們就先把模型簡化掉
具體思路就是先建出幾何模型,小胖還是在Abaqus里弄好的。導出iges文件導入HyperMesh,進行網格劃分,導出Fluent專用網格格式(.cas)。
為了盡可能地提高計算效率,小胖可恥地把隧道截成了上圖那么短。因為一旦顆粒脫出了計算域,那么就不再被跟蹤,也就是說可以提高計算效率了。對于降塵模擬,上圖中縱向前兩個blocks有粉塵源,而降塵措施一般需要盡量靠近粉塵源,這樣的話,如果我只關注降塵措施的效率,那么降塵設備后邊的顆粒就不需要care了。所以,各位寶寶可以看出,模型不是越大越好,小而精才是王道。
注意,在網格畫好導出之前,請務必清理你的components,盡量使其沒有多余組分,同時如果你關注的部分比較散,那么可以把流域網格分成幾個部分一起導出,這樣后處理時方便區別顯示。
然后在下圖所示位置導出cas文件。
如果你的Fluent安裝正確的話,可以直接打開導出的case文件進行后續的計算設置。按照下面的圖示順序,進行設置就好啦!
a
b
c
d
e(材料屬性,可修改)
f(邊界條件設置;粉塵源source要設置成為interior;其它根據自己需要設置,如速度進口,壓力出口,質量出口等)
g(選擇求解方法;我都是選用默認的參數)
h(配置好需要監控的參數)
i(配置好計算過程中自動輸出的計算文件)
j(初始化;我是從風速進口進行初始化的)
k(設置計算時間和計算步長;建議采用自動增量步)
后處理小胖采用的是Tecplot。
有這些autosave的結果文件,我們導入Tecplot進行可視化。
load 這些所有的data,注意只能選一個cas,然后選擇所有的dat文件。最初始是這樣的——
我們需要調整一下顯示模式。
然后我們看一下粉塵濃度分布
(把wall去掉不顯示,只顯示流域)
如果想看切片
OK。吃飯去了。
(完)
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