雾化模拟算例

1 静电雾化模拟算例静电雾化模拟算例 问题描述问题描述 本文利用 FLUENT 的 DPM 模型对带电液体的雾化情况进行研究 计算区域是一个直 径 100mm 高 70mm 的圆柱 简化为二维模型为 100mm 70mm 的平面 喷头支撑结构分 为上下两段 毛细孔径为 0 5mm 带电液体从毛细管喷出 本题涉及到 一 利用GAMBIT建立静电雾化喷雾器计算模型 1 在GAMBIT中画出燃烧器的图形 2 对各条边定义网格节点的分布 3 在面内创建网格 4 定义边界类型 5 为FLUENT5 6输出网格文件 二 利用FLUENT 2D求解器进行求解 1 读入网格文件 2 确定长度单位 MM 3 确定流体材料及其物理属性 4 确定边界类型 5 计算初始化并设置监视器 6 启用 DPM 模型 先计算连续相 在利用 UDF 计算离散相 7 利用图形显示方法观察流场 压力场与温度场 2 一一 利用利用 Gambit 建立雾化模型建立雾化模型 第一步 启动第一步 启动 gambit 并选定求解器 并选定求解器 FLUENT UNS 第二步 创建雾化模型第二步 创建雾化模型 操作 Operation Tools Coordinate System 在弹出的 Display Grid 对话框中 输入 X Y 的值 分别是 100 70 点击 Apply 图 1 雾化区域计算图 第三步 建立喷嘴第三步 建立喷嘴 喷嘴支撑结构分为上下两部分 上段尺寸为 5mm 5mm 下段为 3mm 3mm 喷头直径 为 0 5mm 长 10mm 按照点 线 面的顺序逐步生成 如图 2 所示 图 2 喷嘴及支撑结构 第三步 划分网格第三步 划分网格 网格划分采用 TGrid 类型 喷头附近网格划分密集 Intervai size 为 0 3 四周稀疏 Intervai size 为 1 这样可以减少计算量 划分后的网格如图 3 所示 3 图 3 网格划分图 第四步 设置边界类型第四步 设置边界类型 操作操作 ZONES SPECIFY BOUNDARY TYPES 打开边界类型设置对话框如图 4 所示 图 4 边界条件对话框 图 5 边界条件设置 第五步 输出第五步 输出 2D 网格网格 操作操作 File Export Mesh 输出 3D 网格 完成 Gambit 前处理 边界名称边界类型 液体进口 inlet2VELOCITY INLET 支撑结构及喷头 WallWall 接收板 WallWall 空气入口 inlet1VELOCITY INLET 空气出口 outletPRESSURE OUT 4 二二 利用利用 FLUENT 2D 求解器进行模拟计算求解器进行模拟计算 第一步 与网格相关的操作第一步 与网格相关的操作 1 读入网格文件 操作操作 File Read Case 在读网格文件后 将在 FLUENT 的 console 窗口中 报告网格和其他一些相关文件信 息 2 检查网格 操作操作 Grid Check 网格检查列出网格的最小和最大的 x 与 y 值 并报告其他许多关于被检查网格的特征 或错误 比如 网格体积必须不为负 3 网格比例设置 FLUENT 的缺省单位是 m 若网格是以 cm 单位建立的 在 Scale Grid 面板中应选用 相应的比例关系 操作操作 Grid Scale 在 Units Conversion 中的下拉列表中选 cm 表示网格以厘米生成 点击 Scale 4 显示网格 操作操作 Display Grid 5 图 6 雾化模型的网格显示图 第二步 设置求解模型第二步 设置求解模型 1 定义计算域为 2D 且保持缺省的求解器 操作操作 Define Models Solver 打开 Solver 对话框如图 7 所示 图 7 求解器对话框 2 空气相选用层流模型 操作操作 Define Models Viscous 打开 Viscous Mode 对话框如图 8 所示 图 8 计算模型对话框 第三步 流体材料设置第三步 流体材料设置 操作操作 Define Materials 6 选择理想气体参数 点击 Close 关闭此面板 图 9 材料对话框 第四步 边界条件设置第四步 边界条件设置 1 打开边界条件面板 操作操作 Define Boundary Conditions 打开 Boundary Conditions 对话框如图 10 所示 图 10 边界条件对话框 1 设定空气进口 inlet1 的边界条件 7 如图 11 所示 赋予如 Velocity Inlet 面板所示的进口边界条件 图 11 空气速度进口边界条件 4 设定空气出口 pressureoutlet 边界条件 见图 12 所示 图 12 压力出口边界条件 5 设定支撑结构和喷嘴外壁的边界条件 接收板 Wall2 的设定同上 8 图 13 壁面边界条件 第五步 初始化并求解第五步 初始化并求解 1 设定初场 操作操作 Sovle Initialize Initialize 见图 14 所示 图 14 求解初始化 在 Computer From 下拉列表中选择 inlet1 2 点击 Init 设定变量初值 然后关闭面板 2 设定松弛因子 操作操作 Solve Controls Solution 保持默认值 图 15 求解控制对话框 3 在计算期间打开残差的图形监视图 9 操作操作 Solve Monitors Residual 见图 16 所示 图 16 残差监视对话框 4 保存 case 文件 操作操作 File Write Case 1 保持 Write Binary Files 键打开 以生成一个较小的未格式化的二进制文件 2 在 Case File 文本框中 键入文件名字 3 点击 OK 5 进行迭代计算 操作操作 Solve Iterate 见图 17 所示 10 图 17 迭代对话框 6 保存 case 和 date 文件 操作操作 File Write Case real source real q source q E 11 2 自定义标量 操作 Define User defined scalars 在 Number of User Defined Scalars 中选择 2 如图 19 所示 图 19 自定义标量窗口 七 启用 DPM 模型计算离散相 1 启用 DPM 模型 操作 Define models Discrete Phase Model 设置如图 20 所示 图 20 DPM 模型设置 12 点击 Injections 在弹出的 Injections 窗口中 选中 Injection 0 点击 Set 如图 21 图 21 Injections 窗口 图 22 设置窗口 在弹出的 Set Injection Properties 窗口中 在 Release From Surfaces 下拉菜单中选择 inlet2 设置如图 23 图 23 参数设置 13 2 材料设置 操作 Define Materials 在材料对话框中选择 water liquid 其参数值保持默认值 3 边界条件设置 操作 Define Boundary Conditions 1 设置喷口 inlet2 的边界条件 在打开的 Boundary Conditions 对话框中选择 inlet2 点击 set 在弹出的 Velecity Inlet 窗口中 点击 UDS 设置如图 24 点击 DPM 设置如图 25 图 24 自定义标量设置 图 25 DPM 设置 2 出口条件设置 在打开的 Boundary Conditions 对话框中选择 outlet 点击 set 在弹出的 Pressure Outlet 窗口中 点击 UDS 设置如图 26 点击 DPM 设置如图 27 14 图 26 UDS 设置 图 27 DPM 设置 3 支撑结构及接收板的边界条件设置 在打开的 Boundary Conditions 对话框中选择 Wall1 点击 set 在弹出的 Wall 窗口 中 点击 DPM 设置如图 28 图 28 Wall 设置窗口 Wall2 的设置同上 只是在 Boundary Cond Type 下拉菜单中选择 trap 15 4 设置松弛因子 操作操作 Solve Controls Solution 保持默认值 图 29 求解控制对话框 注意 离散相不用再进行初始化了 5 在计算期间打开残差的图形监视图 操作操作 Solve Monitors Residual 6 保存 case 文件 操作操作 File Write Case 7 进行迭代计算 操作操作 Solve Iterate 图 30 迭代计算 1