后台阶fluent模拟

一．综述：
1.Fluent是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，在美国的市场占有率为60%，凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。

它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。

2．后台阶绕流是一种基本的流体力学绕流模型，它的简化几何模型如图1所示。

台阶绕流在工程中随处可见，尤以后台阶绕流更为多见，如河道水系通过坝、面、风吹过建筑物的墙面或台阶。

流体通过台阶时会发生流动分离，在台阶角部形成旋涡，流体绕过旋涡重新与壁面接触（称之为再附)，然后继续沿壁面流动。

台阶绕流包含着丰富的流动现象。

图1 后台阶示意图
3.本例中二维后台阶流动的计算区域如图2所示。

计算区域为0 .4mX1.2m，台阶长度为0.2m ，高度为0.lm 。

计算区域示意图如图3所示。

图2 后台阶计算区域
二．导入并检查网格。

2.1 操作: File Read Case。

找到文件后，单击OK 按钮确认。

导入后为图3所示。

图3
2.2检查网格。

检查结果如下，要求最小体积不能为负值，所以网格划分符合条件。

2.3网格比例设置。

在Scale Factors 下的X，Y 值输入0. 1.然后单击Scale 按钮。

如图5
图5
2.4设置边界条件。

2.4．1打开对话框如图6所示。

在Zone栏中选择inlet. 单击Set按钮，则打开速度边界设置对话框，如图6所示.
在Velocity Magnitude栏内输入0.01. 右侧栏内选择constant.
图6
2.4.2保留出口边界和壁面的默认设置。

2.5求解参数的设置.
打开对话框，设置Momenturn项为二阶迎风格式.如图7所示。

图7
2.7打开残差图.如图9
图9
2.8流场初始化。

打开初始化对话框，如图10所示，并且设置Compute From 为inlet-v.依次单击Initialize。

l
如图10
2.9开始选代.
在Number of Iteration (选代次数)栏内输入300。

单击calculate按钮开始计算。

如图11.残差图收敛如图12
图11
图12
三．计算结果后处理及结果分析
3.1显示速度等位线图
3.1.1打开对话框如图13所示，在Contours Of下拉列表框中选择Velocity.在opinion中取消对Auto Range前面复选框的选择，在Max后面输入0.005.
图13
3.1.2单击Display按钮，结果如图14所示。

图14
结果表明：在后台阶后都形成漩涡在中心附近在垂直主流方向的速度梯度较大。

3.2显示速度矢量图
3.21打开Vectors设置对话框。

如图15所示。

(a)在Style下拉列表框中选择arrow。

(b)在Scale项，将比例因数增加到3.
(c)单击Display按钮。

图15
3.22速度矢量图如图16所示。

图16
图示结果表明：后台阶流动的漩涡大小，根据图示结果可以预估后台阶流动的漩涡中心位置和附着点的位置。

四．参考文献
【1】周俊杰 FLUENT工程技术与实例分析[M] 中国水利水电出版社，2010.
【2】唐家鹏.FLUENT 14.0超级学习手册[M] 人民邮电出版社，2013。