旋风分离器的建模及fluent模拟

精品文档 1 欢迎下载 GambitGambit 建模部分建模部分 本次模拟为一旋风分离器 具体设置尺寸见建模过程 用空气作为材料模拟流场 为方便图形截取 开始先设置界面为白色窗体 依次点击 Edit Defaults GRAPHICS 选择 WINDOWS BACKGROUND COLOR 设置为 White 点击 Modify 关闭对 话框 1 利用 Gambit 建立几何模型 1 双击打开 Gambit2 4 6 2 先创建椭圆柱 依次点击 Operation 下的 Geometry 创建体 Volume 点击 Create Real Frustum 输入数据基于 Z 轴正方向创建 height 475 radius1 36 25 radius3 95 点击 Apply 生产椭圆柱体 如图 1 1 图 1 2 3 创建圆柱体 再次利用创建椭圆柱按钮 输入数据基于 Z 轴正方向创建 height 285 radius1 95 radius3 95 点击 Apply 移动刚刚创建的圆柱体 依次点击 Geometry Volume 点击 Move copy 选择刚刚创建的圆柱体 点击 Move Translate 输入移动的数据 图 1 1 椭圆柱设置对话框图 1 2 椭圆柱生成图 精品文档 2 欢迎下载 X 0 Y 0 Z 475 并选择 Connected Geometry 点击 Apply 如图 1 3 1 4 所 示 同样的方法创建小圆柱体 输入数据基于 Z 轴正方 向创建 height 150 radius1 32 radius3 32 点击 Apply 同样的方式移动小圆柱体 点击 Move Translate 输入移动的数据 X 0 Y 0 Z 665 不选择 Connected Geometry 点击 Apply 如图 1 5 图 1 6 图 1 7 所示 图 1 6 小圆柱体移动命令对话框 显示实体图 如图 1 8 4 将小圆柱体进行分割 分成上下两个圆柱面 点击 Split Volume 选择 被分割的圆柱体 Volume2 选择下部组合体为分割体 点击 Bidirectional 和 图 1 3 圆柱体移动设置对话框图 1 4 圆柱体生成图图 1 5 生成小圆柱体 图 1 7 小圆柱体移动生成图图 1 8 实体图 精品文档 3 欢迎下载 connected 点击 Apply 删除 Volume3 如图 1 9 图 1 10 所示 5 创建旋风分离器进风口 点击依次点击 Geometry Volume create real brick 基于中心 输入数据 width 140 depth 38 height 95 点击 Apply 如图 1 11 图 1 12 所示 移动矩形风口 依次点击 Geometry Volume Move copy Volumes 选择 Move Translate 输入 X 70 Y 76 Z 712 5 点击 Apply 如图 1 13 所 示 将矩形与旋风分离器体使用布尔运算合为一体 依次点击 Geometry Volume Unite Real Volume 图 1 9 实体分割命令对话框图 1 10 生成实体图 精品文档 4 欢迎下载 6 创建分割圆柱体 基于 Z 轴正方向 输入圆柱体尺寸 height 1000 radius1 95 radius3 95 点击 Apply 如图 1 14 所示 分割旋风分离器主体 点击 Geometry Volume Split Volume 选择被分 割体旋风分离器主体 选择分割体刚刚创建的大圆柱体 选择连接 connected 点击 Apply 则旋风分离器上部进风口与本体分成相连的两部分 7 创建矩形分割面 直接点击 Geometry face create Real Rectangular Face 基于 Z 轴正方向 输入矩形面尺寸 Width 400 Height 400 点击 Apply 移动刚刚生成的面 点击 Geometry face Move Copy Face 选择 Move Translate 输入 X 0 Y 0 Z 665 点击 Apply 如图 1 15 所示 利用刚刚生成的分割面分割旋风分离器柱体上半部分 点击 Geometry Volume Split Volume 选择被分割体 选择刚刚建立的分割面 点击 Apply 如图 1 16 至此生成了几何模型 如图 1 17 所示 图 1 11 创建长方体命令对话框图 1 12 生成长方体图图 1 13 移动长方体图 图 1 14 创建分割体图图 1 15 创建分割面图图 1 16 分割命令对话框 精品文档 5 欢迎下载 二 划分实体网格 1 划分进风口位置网格 依次单击 Operation 下的 Mesh Volume Mesh Volume 选择 Volume 1 选择元素 Hex Wedge 类型 Cooper 选择源面 Face 18 Face 19 选择 Spacing 网格个数 Interval count 20 生成如图 2 1 所示 2 划分出上部出风口柱体网格 在上面操作基础上 选择 Volume 1 选择元素 Hex Wedge 类型 Cooper 选择源面 Face 7 Face 9 选择 Spacing 网格个数 Interval count 30 生成 如图 2 1 图 2 2 所示 3 划分旋风分离器上部柱体网格 在以上操作基础上 选择 Volume 7 选择元素 Hex Wedge 类型 Cooper 选择源面 Face 23 Face 25 选择 Spacing 网格个数 Interval count 40 生 成如图 2 3 图 2 4 所示 图 1 17 实体模型 图 2 1 划分网格对话框图 2 2 生成实体网格 精品文档 6 欢迎下载 4 划分旋风分离器下部圆柱柱体及圆台网格 在以上操作基础上 选择 Volume 5 选择元素 Hex Wedge 类型 Cooper 选择源面 Face 1 Face 25 Face11 选择 Spacing 网格个数 Interval count 40 生成如图 2 5 图 2 6 所示 5 网格检查 依次点击 Examine mesh Range 3DElement 滑动水平滚动 条检查网格质量 三 定义边界 1 定义速度入口边界 依次单击 Zone Command Button Specify Boundary Types 选择 Add 输 入 Name velocity inlet 1 选择速度入口 选择进口面 点击 Apply 成功定义 速度入口面 如图 3 1 所示 2 定义出口边界 图 2 3 划分网格对话框图 2 4 生成实体网格图 图 2 5 划分网格对话框图 2 6 生成实体网格图 精品文档 7 欢迎下载 同样的方法 依次单击 Zone Command Button Specify Boundary Types 选择 Add 输入 Name outflow 2 选择 OUTFLOW 选择出面 点击 Apply 成功 定义出口面 如图 3 2 所示 3 定义交界面 同样的方法 定义位于旋风分离器内部小圆柱面的下圆面为 INTERFACE 面 如 图 3 3 所示 保存文件 点击 File Save 输出网格 点击 File Export mesh 不选 择 Export 2 D X Y 输入文件名 cyclone 点击 Accept 则在默认保存位置生 成一个 cyclone msh 文件 至此完成 Gambit 建模 FluentFluent 模拟部分模拟部分 一 网格处理 图 3 1 设置入口边界对话框图 3 2 设置出口边界对话框图 3 3 设置交界面对话框 精品文档 8 欢迎下载 1 双击打开 Fluent6 3 26 选择三维单精度求解器 单击 Run 打开操 作界面 如图 1 1 2 读入网格 依次单击 File Read Case 选择之前建立的 cyclone msh 文件 3 检查网格 依次点击 Grid Check 留意到最小网格为正 无负体积 如图 1 2 4 设置计算区域尺寸 依次单击 Grid Scale 选择 Grid Was Created In 为 mm 单击 Scale 变换尺寸 完成计算域尺寸设置 再次检查网格 提示需要 设置 Interface 面 5 单击 display Grid 可以查看网格 二 选择计算模型 1 定义基本求解器 依次点击 Define Models Solver 保持原有默认设置 即如图 2 1 所示 图 1 1 初始打开界面图 1 2 网格检查部分内容图 精品文档 9 欢迎下载 2 湍流模型的选择 依次点击 Define Models Viscous 打开 Viscous Model 对话框 选择 k epsilon 2 eqn 在展开的 k epsilon Model 中选择 RNG 在 RNG Option 中选择 旋流占优 Swirl Dominated Flow 其他保持默认 单击 OK 关闭此对话框 相关设 置如图 2 2 所示 三 定义流体物理属性 假设工作流体为空气 依次点击 Define Material 保持默认设置不变 如图 3 1 所示 四 操作环境设置 依次点击 Define Operating Conditions 打开 Operating Conditions 对 话框 不考虑重力影响 保持所有默认设置不变 单击 OK 并关闭对话框 如图 4 1 所示 图 2 1 定义 Slover 求解器对话框图 2 2 定义湍流模型对话框 精品文档 10 欢迎下载 五 定义边界条件 依次点击 Define Boundary Conditions 打开 Boundary Conditions 对话框 依次设置边界条件如下 设置速度入口 velocity inlet 1 点击边界 velocity inlet 1 单击 Set 弹 出边界条件设置对话框 设置速度大小 Velocity Magnitude 为 30 设置湍流强度 和水力直径 Intensity and Hydraulic Diameter 分别为 10 0 0543 其他边界条 件保持默认 如图 5 1 所示 六 Interface 交界面的设置 依次点击 Define Grid Interface 打开 Grid Interface 对话框 在 Grid Interface 下面的文本框中输入所有设置的交界面的名称为 TempA 然后在 Interface Zone 1 下面的列表中选择 interface 3 同样在 Interface Zone 2 下面 图 3 1 定义材料对话框图 4 1 定义环境量求解器对话框 图 5 1 定义速度入口对话框图 6 1 定义交界面对话框 精品文档 11 欢迎下载 的列表中选择 interface 4 单击 Create 图标 即创建了一个名为 TempA 的交界面 如图 6 1 所示 七 求解设置 1 设置求解控制参数 依次点击 Solve Controls Solution 打开求解器参 数对话框 所有设置保持默认 单击 OK 关闭对话框 如图 7 1 所示 2 初始化 依次点击 Solve Initialize Initialize 打开对话框 完成 初始化操作 3 打开残差图 依次点击 Solve Monitors Residual 打开对话框 选中 Plot 重新设置残差收敛标准为 1e 6 点击 OK 关闭对话框 如图 7 2 所示 4 保存文件 依次点击 File Write Case and Date 5 进行迭代计算 设置迭代步数 4000 次 在计算到 1755 步时 对话框显示迭代 收敛 如图 7 3 图 7 4 所示 图 7 1 求解控制参数对话框图 7 2 残差监视器对话框 精品文档 12 欢迎下载 八 计算结果的处理 1 做三个截面作为后处理的截面 依次点击 Surface Iso Surface 打开如图 8 1 对话框 在 Surface of Constant 中选择 Grid 选择 X coordinate 设置 Iso Values 值为 0 输入 New Surface Name 为 X 0 创建一个名为 X 0 的平面 同样的方式设置基于 Z 轴的两个截面 在 Surface of Constant 中选择 Grid 选择 Z coordinate 设置 Iso Values 值为 0 645 输入 New Surface Name 为 Z 645 创建一个名为 Z 645 的平面 图 7 3 设置迭代对话框图 7 4 残差监视图线 图 8 1 创建截面对话框 精品文档 13 欢迎下载 在 Surface of Constant 中选择 Grid 选择 Z coordinate 设置 Iso Values 值为 0 36 输入 New Surface Name 为 Z 360 创建一个名为 Z 360 的平面 2 显示三个截面的矢量图 依次点击 Display Vectors 保持其他 Vectors of 下的 Velocity 选择不变 在 Color By 下面的列表中分别选择 Velocity 和 Tangential Velocity 选择 Surfaces 下的 X 0 平面 Scale 输入 5 点击 Display 调整视图 点击 Display Views 选择左视图 left 显示平面上的速度矢量分布图 如图 8 2 图 8 3 所示 图 8 2 设置显示矢量图对话框 精品文档 14 欢迎下载 同样的方法