FLUENT模拟泵内部流动的设置教程.doc

本教程以泵内定常流动数值模拟为例，详细讲述了如何应用FLUENT进行泵内流计算以及如何应用FLUENT进行简单的后处理。 基本步骤： 1、启动FLUENT，选择3d求解器。 2、读入网格（.msh）； 3、检查网格，确保最小体积为正，选择gridcheck菜单； 4、缩放网格； 5、光顺/交换网格；6、求解器设置；7、设置计算模型；8、设置运行环境，对于离心泵数值模拟一般不考虑重力； 9、设置转速单位；10、定义材料，也可以进行自定义材料；11、定义边界条件；12、设置交界面；13、设置求解参数；14、监视残差；15、初始化流场；16、保存case文件；17、开始迭代计算；18、FLUENT后处理。1、启动FLUENT，选择3d求解器。 启动后FLUENT界面如下图所示：2、读入网格（.msh），选择filereadcase菜单； 3、检查网格，确保最小体积为正，选择gridcheck菜单。Check无误后才可以进行下面的操作。 4、缩放网格，选择gridscale菜单，弹出下图的对话框，直接输入Scale Factors点击Scale即可，一般缩小1000倍到毫米。由于FLUENT默认的单位是米，所以必须进行网格缩放。 5、光顺/交换网格，选择gridsmooth/swap菜单，进入下面的界面；先点击Smooth，然后点击Swap直至NumberSwapped为0。 6、求解器设置，选择definemodelssolver菜单，进入求解器设置界面，如下图所示。一般定常求解设置为分离求解器、隐式算法、三维空间、稳态流动、绝对速度、压力梯度为单元压力梯度计算；7、设置计算模型，选择definemodelsviscous菜单，弹出湍流模型选择对话框。一般选用标准k-模型，进入k-模型设置界面，一般保持默认即可； 8、设置运行环境，选择defineoperatingcondition菜单，弹出下面的对话框。参考压力选用默认值即可，位置可选在原点或泵进口边。对于离心泵数值模拟一般不考虑重力。 9、设置转速单位，选择defineunits菜单，进入单位设置对话框。转速一般改为rpm。 10、定义材料，选择definematerials菜单，进入材料设置界面。清水的话可以直接点击FluentDatabase从中选择water-liquid后点击Copy即可。也可以进行自定义材料。 清水water-liquid材料设置如下：11、定义边界条件，选择defineboundary conditions菜单，进入边界条件设置对话框，如下所示。选中相应的条目点击Set进行设置。 （1）叶轮水体的设置。 首先把Material Name改成water-liquid，其次Motion Type改成Moving ReferenceFrame，然后在Speed中写上速度。还有最重要的一点就是要在Rotation-Axis Direction中根据右手定则确定叶轮的旋向，在相应的轴后写上1或-1，分别代表正向和反向。（2） 叶轮上的面的设置。 叶轮上的面边界条件设置如下图所示，如果考虑粗糙度还要在RoughnessHeight中写上粗糙度值，千万注意单位。（3） 蜗壳水体的设置。 蜗壳水体设置时，只需要把材料Material Name改成water-liquid即可，如下图所示。（4） 蜗壳上的面的设置。 蜗壳上的面设置如下图所示，同叶轮一样，如果考虑粗糙度还要在RoughnessHeight中写上粗糙度值。（5） 进口边界条件的设置。 一般用速度进口，如下图所示。给出进口速度值，建议也根据经验公式估算一下相应的湍动能和湍流耗散率，有利于提高计算精度。（6） 出口边界条件的设置。出口一般采用压力出口或自由出流outflow，两者都直接保持默认设置即可，下图所示为压力出口界面。12、设置交界面，选择definegrid interface菜单，弹出交界面设置对话框，如下图所示。 首先在Grid Interface中输入交界面名称，然后在Interface Zone 1和InterfaceZone 2中依次点击相应的面，最后点击Create就生成了一对交界面。 需要注意的是这一步设置后FLUENT会自动为每个交界面产生相应的壁面，因此需要再次返回边界条件中对这些新产生的壁面进行定义。13、设置求解参数，选择solvecontrolssolution菜单，进行求解设置，如下图所示。 在Solution Control中选择算法和离散格式等，一般定常计算选择SIMPLE或SIMPLEC算法。14、监视残差，选择solvemonitorsresidual菜单，弹出残差设置界面，如下图所示。 选中Plot显示残差，将收敛精度修改为10-4或10-5。在monitors菜单中还可以根据需要监视其他变量，如进出口压力等。15、初始化流场，选择solveinitializeinitialize菜单，弹出下面的对话框。 在Solution initialization选项中的reference frame中选择relative to cell zone，Compute From中选择 all zones或inlet。16、保存case文件，选择filewritecase菜单。17、开始迭代计算. 选择solveiterate菜单，弹出下面的对话框，设置好迭代次数后就可以点击Iterate开始计算了。一般迭代次数可以写大一点，以免未达到残差要求计算就已经停止。18、FLUENT后处理。 （1）计算扬程。 选择Report-Surface Integrals菜单，如下图所示，弹出Surface Integrals对话框。按图示选项设置好点击Compute，在FLUENT主对话框中就会显示计算结果，用进出口压力差即可计算出泵的扬程。（2）计算水力效率（扭矩）。 选择Report-Forces菜单，弹出Forces Report对话框，如下图所示。在Options中选择Moments，在Moment Center中选择叶轮旋转轴，在Wall Zones中选择所有叶轮上的面，最后点击Print，在FLUENT主对话框中就会显示扭矩计算结果（total moment项下对应的轴的值），最后根据公式应用扭矩就可以得到泵的水力效率。如果是进行全流场计算的话，这一结果就基本等于泵的总效率。（3）显示压力场。 选择Display-Contours菜单，弹出Contours对话框，如下图所示。在Options中选中Filled就可以显示云图，否则显示的就是等值线图；在Contours of中想要显示的压力类型，在Surfaces中选择所想显示压力的区域，最后点击Display，就可以显示压力场了。通过level可以调整显示的等级。（4）显示速度场。 选择Display-Vectors菜单，弹出Vectors对话框，如下图所示。在Vectors of中想要显示的速度类型，在Surfaces中选择所想显示速度的区域，最后点击Display，就可以显示速度场了。 通过scale