一個最簡單的案例來描述 FLUENT 工作流程。

案例描述: 本案例來自于丹麥海事研究所。流動計算域模型如圖所示,包含入口、出口及壁面。案例采用 2D 模型計算。計算域流體介質為空氣(標準大氣壓,溫度 293K ),來流速度 1.17m/s 。雷諾數基于障礙物高度(案例為 40mm ),本案例雷諾數為 3115 ,入口位置湍動能及湍流耗散率分別為 0.024m2/s2 及 0.07m2/s3 。流動過程為等溫、湍流及不可壓縮流動。

建模及網格劃分過程這里不詳述,案例從導入網格開始。

Step 1 :啟動 Fluent

從開始菜單中選擇 FLUENT ,啟動界面參數設置:

• 設置 Dimension 為 2D

• 設置Working Directory

Step 2 :讀取網格

• 利用菜單【 File 】 > 【 Read 】 > 【 Mesh 】讀取網格文件 EX1-1.msh 。

• 利用 Setting Up Domain 標簽頁下工具欄按鈕 Display 顯示網格

Step 3 : General 設置

點擊模型樹節點 General ,出現 General 面板,如圖所示。

對參數面板進行如下設置:

1 、 Scale…

點擊參數面板中的 Scale… 按鈕。彈出的對話框中進行如下設置:

• 設置 Mesh Was Created In 項為 mm

• 點擊 Scale 按鈕

• 點擊Close按鈕關閉對話框

確保計算域尺寸與實際要計算的尺寸一致。

2 、 Check

點擊 Check 按鈕,輸出網格信息如圖所示。確保網格最小體積為正值。

3 、 Gravity

激活選項 Gravity ,設置重力加速度為 Y 方向-9.81m/s2 。

其他參數保持默認。

Step 4 : Models

選擇模型樹節點 Models ,在右側 Models 列表項中雙擊 Viscous-Laminar ,彈出湍流模型設置對話框。設置參數:

• 選擇 Model 為 k-epsilon ( 2 eqn )

• 選擇k-epsilon Model 為 Realizable

• 選擇 Near-Wall Treatment 為Scalable Wall Functions

• 選擇OK按鈕關閉對話框

其他模型保持默認。

Step 5 : Materials

采用默認參數即可。

Step 6 : Cell Zone Conditions

保持默認即可。

Step 7 : Boundary Conditions

點擊模型樹節點 Boundary Conditions ,參數面板如圖所示。

1 、 Inlet 邊界設置

鼠標雙擊 inlet 列表項。設置參數:

• 設置 Velocity Magnitude 為 1.17m/s

• 設置 Specification Method 為 K and Epsilon

• 設置 Turbulent Kinetic Energy 為0. 024

• 設置Turbulent Dissipation Rate 為 0.07

• 選擇OK按鈕關閉對話框

2 、 Outlet 設置

鼠標選中 outlet 項,設置 Type 為 Outflow ,其他參數保持默認。

Step 8 : Dynamic Mesh

本案例不涉及動網格,因此無需設置。

Step 9 : Reference Values

本案例不涉及系數計算,可不用設置參考值。若要設置的話,可按圖進行設置。

Step 10 : Solution Methods

設置參數:

• Pressure - Velocity Coupling Scheme : Coupled

• Turbulent Kinetic Energy : Second Order Upwind

• Turbulent Dissipation Rate : Second Order Upwind

其它參數保持默認。

Step 11 : Solution Controls

保持默認參數。

Step 12 : Monitors

保持默認參數。

Step 13 : Solution Initialization

如圖所示,采用 Hybrid Initialization 方法進行初始化,點擊 Initialize 按鈕進行初始化。

Step 14 : Calculation Activities

采用默認設置。

Step 15 : Run Calculation

設置 Number of Iterations 為 500 ,點擊 Calculate 按鈕進行計算。

計算在 198 步時收斂,軟件給出收斂提示并自動停止計算。如圖所示。

計算殘差如圖所示。

Step 16 :修改殘差標準繼續計算

設置殘差為 1e-6 繼續計算。

• 選擇模型樹節點 Monitors ,雙擊右側面板中 Residuals 列表項

• 在 Residual Monitors 對話框中,設置 Continuity 的 Absolute Criteria 為 1e-6

Step 17 :繼續計算

切換到 Run Calculation 節點下,設置Number of Iterations 為 500 ,點擊 Calculate 按鈕進行計算。

計算完畢后可進行后處理查看計算結果。

Step 18 :設置圖形窗口背景顏色

通常將圖形背景設置為白色,方便放入文檔中。 Fluent 默認背景顏色為藍白梯度色,要將其改變為純白色,需要利用 TUI 命令。具體步驟為:

• 點擊模型樹節點 Graphics ,點擊右側面板中按鈕 Options … ,彈出圖形選項設置對話框

• 設置 Color Scheme 為 Classic

• 點擊 Apply 按鈕,此時圖形背景變為黑色

• 在 TUI 窗口中輸入命令 display/set/colors/background ,在顏色輸入提示后輸入 ”white”

• 繼續輸入命令 display/set/colors/foreground ,在顏色輸入提示后輸入 ”black”

• 回到上圖的圖形選項對話框中,點擊 Apply 按鈕

此時圖形背景變為白色。

Step 19 :查看速度分布

查看計算域內速度分布。

• 選擇模型樹節點 Graphics ,鼠標雙擊右側面板中列表項 Contours ,彈出云圖設置對話框

• 激活選項 Filled

• 選擇 Contours of 下為 Velocity… 及 Velocity Magnitude

• 點擊 Display 按鈕

速度分布如圖所示。

Step 20 :壓力分布查看

查看計算域內壓力分布。在contours 對話框中選擇 Contours of 下為 Pressure… 及 Static Pressure,點擊 Display 按鈕顯示壓力分布云圖。

Step 21 :查看底部面上壓力分布

利用 XY Plot 輸出底部邊界上的壓力分布。

• 雙擊模型樹節點 Result | Plots | XY Plot,彈出設置對話框

• 設置 Plot Direction 為 X 方向

• 設置 Y Axis Functions 為 Pressure 及 Static Pressure

• 選擇 Surface 列表框中列表項 bottom

• 點擊 Curves… 按鈕,設置Line Style中的 Pattern 為實線,設置 weight 為 2

• 設置 Marker Style Symbol 為空

• 點擊 Apply 及 Close 按鈕關閉對話框

點擊Solution XY Plot對話框中的 Plot按鈕顯示圖形。如圖所示。

本案例完畢。