过滤过程fluent模拟共28页
演示文稿湍流模型讲解
(Reynolds 应力张量)
Reynolds 应力是由附加的平均过程引起的，因此为了封闭控制方 程组，必须对Reynolds应力建模
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方程封闭
RANS 模型能够用下列方法封闭 (1) 涡粘模型 (通过 Boussinesq 假设)
Rij定而且相对精确
包括可压缩性、 浮力、 燃烧等子模型 局限性
ε 方程包括一个 不能在壁面上计算的项， 因此 必须使用壁面函数 在流动有强分离、大压力梯度情况下结果不太准确 RNG k–ε模型 k–ε 方程中 的常数通过renormalization group 定理得到 包括以下子模型 解决低雷诺数下的differential viscosity（差异粘度）模型
解模拟湍流粘性的输运方程
标准 k–ε, RNG k–ε, Realizable k–ε
T f ~
解关于 k 和 ε的输运方程. 标准 k–ω, SST k–ω
解关于 k 和 ω的输运方程.
T
f
k
2
T
f
k
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Spalart-Allmaras 模型
Spalart-Allmaras 是一种低耗的求解关于改进的涡粘输运方程的RANS 模型 主要用于空气动力学/涡轮机， 比如机翼上的超音速/跨音速流动, 边界层流动 等
在近壁面区域使用RANS 可以降低对网格的要求 基于Spalart-Allmaras turbulence 模型的RANS/LES 混合模型 :
D~ Dt
Cb1
S~ ~
Cw1
fw
~ d
2
1 ~
x j
~
~ x j
...
Fluent基础讲义课件 共45页
Reynolds Stress:
可以计算各向异性旋涡 ，难于收敛，适于计算弯曲流道、强的旋涡或旋转
CFD-FVM
32
近壁处理及第一个网格的位置
-和RSM适用于离开壁面一定 距离的湍流区域
两种方法： 壁面函数法
0 or Mean Flow Pressure
Mean Flow Pressure
Profile Function Incompressible of Temperature
Constant
Incompressible
Incompressible Incompressible Ideal Gas Law
CFD-FVM
12
顶点类型
End (E) 0 < Default Angle < 120 zero internal grid lines
Side (S) 120 < Default Angle < 216 one internal grid line
Corner (C) 216 < Default Angle < 309 two internal grid lines
CFD-FVM
4
CFD-FVM
5
产生FLUENT所需要的网格
gambit Tgrid：
在已知边界网格（由GAMBIT或者第三方CAD/CAE软件产生 的）
产生三角网格，四面体网格或者混合网格，
用其他软件（ANSYS）
gambit单独的完整的CFD前处理器 建立几何体和导入几何体 生成网格 检查网格质量 设置边界类型和介质类型
史上Fluent最详细操作步骤 一看就懂
Fluent简单分析教程第1步双击运行Fluent，首先出现如下界面，对于二维模型我们可以选择2d（单精度）或2ddp（双精度）进行模拟，通常选择2d即可。
Mode选择缺省的Full Simulation即可。
点击“Run”。
然后进入如下图示意界面：第2步：与网格相关的操作1.读入网格文件car1.mesh操作如下图所示：打开的“Select File”对话框如图所示：（1）找到网格文件E:\gfiles\car1.mesh;（2）点击OK，完成输入网格文件的操作。
注意：FLUENT读入网格文件的同时，会在信息反馈窗口显示如下信息：其中包括节点数7590等，最后的Done表示读入网格文件成功。
2.网格检查：操作如下图所示：FLUENT在信息反馈窗口显示如下信息：注意：（1）网格检查列出了X,Y的最小和最大值；（2）网格检查还将报告出网格的其他特性，比如单元的最大体积和最小体积、最大面积和最小面积等；（3）网格检查还会报告出有关网格的任何错误，特别是要求确保最小体积不能是负值，否则FLUENT无法进行计算。
3.平滑（和交换）网格这一步是为确保网格质量的操作。
操作：→Smooth/Swap...打开“Smooth/Swap Grid”对话框如图所示：（1）点击Smooth按钮，再点击Swap，重复上述操作，直到FLUENT 报告没有需要交换的面为止。
如图所示：（2）点击Close按钮关闭对话框。
注意：这一功能对于三角形单元来说尤为重要。
4.确定长度单位操作如下图所示：打开“Scale Grid”对话框如图所示：（1）在单位转换（Units Conversion）栏中的（Grid Was Created In）网格长度单位右侧下拉列表中选择m；（2）看区域的范围是否正确，如果不正确，可以在Scale Factors 的X和Y中分别输入值10，然后点击“Scale”或“Unscale”即可；（3）点击Scale；（4）点击Close关闭对话框。
【2019年整理】多孔介质-Fluent模拟
7.19多孔介质边界条件多孔介质模型适用的范围非常广泛，包括填充床，过滤纸，多孔板，流量分配器，还有管群，管束系统。
当使用这个模型的时候，多孔介质将运用于网格区域，流场中的压降将由输入的条件有关，见Section 7.19.2.同样也可以计算热传导，基于介质和流场热量守恒的假设，见Section 7.19.3.通过一个薄膜后的已知速度/压力降低特性可以简化为一维多孔介质模型，简称为“多孔跳跃”。
多孔跳跃模型被运用于一个面区域而不是网格区域，而且也可以代替完全多孔介质模型在任何可能的时候，因为它更加稳定而且能够很好地收敛。
见Section 7.22.7.19.1 多孔介质模型的限制和假设多孔介质模型就是在定义为多孔介质的区域结合了一个根据经验假设为主的流动阻力。
本质上，多孔介质模型仅仅是在动量方程上叠加了一个动量源项。
这种情况下，以下模型方面的假设和限制就可以很容易得到：•因为没有表示多孔介质区域的实际存在的体，所以fluent默认是计算基于连续性方程的虚假速度。
做为一个做精确的选项，你可以适用fluent中的真是速度，见section7.19.7。
•多孔介质对湍流流场的影响，是近似的，见7.19.4。
•当在移动坐标系中使用多孔介质模型的时候，fluent既有相对坐标系也可以使用绝对坐标系，当激活相对速度阻力方程。
这将得到更精确的源项。
相关信息见section7.19.5和7.19.6。
•当需要定义比热容的时候，必须是常数。
7.19.2 多孔介质模型动量方程多孔介质模型的动量方程是在标准动量方程的后面加上动量方程源项。
源项包含两个部分：粘性损失项（达西公式项，方程7.19-1右边第一项），和惯性损失项（方程7.19-1右边第二项）(7.19-1)式中，si是i（x，y，z）动量方程的源项，是速度大小，D和C是矩阵。
动量源项对多孔介质区域的压力梯度有影响，生成一个与速度大小（速度平方）成正比的压降。
基于Fluent 14.5离心泵内部流场数值模拟教程
基于Fluent 14.5离心泵内部流场数值模拟教程内容摘要：一、描述随着科学技术的进步，许多领域对水泵要求越来越高。
传统的设计方法已无法满足快节奏、高要求的现代社会。
随着计算流体力学（CFD）技术的发展，为水泵设计也带来了更好的研究方法。
应用CFD技术，通过计算机对水泵内部流场进行虚拟试验，可以快速获得外特性曲线，...一、描述随着科学技术的进步，许多领域对水泵要求越来越高。
传统的设计方法已无法满足快节奏、高要求的现代社会。
随着计算流体力学（CFD）技术的发展，为水泵设计也带来了更好的研究方法。
应用CFD技术，通过计算机对水泵内部流场进行虚拟试验，可以快速获得外特性曲线，并且能够更好的在设计阶段预测泵内部流动所产生的漩涡、二次流、边界分离、喘振、汽蚀等不良现象，通过改进以提高产品可靠性。
本教程采用IS80-65-125型水泵的水力模型，通过具体步骤希望广大同行能快速掌握运用Fluent对水泵进行CFD模拟的步骤方法。
二、建模采用Creo 2.0 M020（Peo/Engineer）进行建模。
本次教程不考虑叶轮前后盖板与泵腔间的液体（事实证明对实际结果有一定影响，为了教程方便因此不予考虑，大家可以在实际工作中加入对前后腔体液体），建模只考虑进口管部分、叶轮旋转区域部分、蜗壳部分。
对于出口管，可以根据模型的特征进行判别，本次模拟是由于出口管路对实际模拟结果影响很小，不存在尺寸急变等特征，因此去掉了出口管段，以减少网格数量。
建模如图所示：图1 建立流道模型三、网格划分建模完成后，导出*.x_t（或其他格式）格式，导入网格划分软件中进行网格划分。
网格划分软件有很多，各有各的优势，主要采用自己熟练的一种即可。
本次教程采用ICEM进行网格划分。
进口段为直锥型结构，采用六面体网格。
叶轮和蜗壳部分采用四面体非结构网格（也可以采用六面体网格，划分起来比较麻烦）。
对于工程应用，可以采用不划分边界层网格，划分边界层网格比较费时间，生成的网格数量也很高，但是从模拟的外特性曲线来看，差别不是很大，但是对于研究边界层流动对性能的影响，就必须划分边界层，对于采用有些壁面条件，也必须划分边界层（该部分查看其它教程）。
Fluent教程学习教程
指定流体区域
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第十八页，编辑于星期五：十九点 三十九分。
关闭DesignModeler
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第十九页，编辑于星期五：十九点 三十九分。
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划分网格
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第三十六页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
启动Ansys Fluent
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第三十七页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
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第四十二页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
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第四十四页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
设置流体性质
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第十三页，编辑于星期五：十九点 三十九分。
创建管道
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第十七页，编辑于星期五：十九点 三十九分。
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过滤过程fluent模拟
图3 模型图
模型设置同100×100 mm模型
3.2 模拟结果
进料速率为10m/s时，模拟结果
固相含量分布图
速度分布图
压力分布图
残差曲线图
出口流量监测图
100 mm
4.结果讨论
一般我们都希望在收敛的情况下，残差越小越好，但是 残差曲线是全场求平均的结果，有时其大小并不一定代 表计算结果的好坏，有时即使计算的残差很大，但结果 也许是好的，关键是要看计算结果是否符合物理事实， 即残差的大小与模拟的物理现象本身的复杂性有关，必 须从实际物理现象上看计算结果。
压力出口自由出口残差曲线和出口流量曲线波动大，自 由出口的出口流量曲线很光滑稳定。 本模拟固相残留在模型中，满足连续性方程
100 mm
5.存在问题（一）
1. 怎样才能使滤饼充满滤室？ 2. 滤饼充满滤室需要多长时间？ 3. 在其它参数设置保持不变的情况下，改变进口速度，当进口速度为 小于3m/s时，比如v=1m/s,固相能全部通过，当口速度为大于3m/s， 固相都能被截留，在相同的参数设置下，为什么会出现这种现象？ 另外当进口速度为等于2m/s时需要迭代更多的次数。残差曲线和出 口流量曲线才能稳定？大概1.8万次。进口速度越大，得出的结论效 果越好，但还是不收敛。 4. 残差曲线为什么总不收敛，尤其是连续性曲线？ 5. 加大水力学直径加速收敛基本不可行。 6. 按照网上介绍的加快收敛的方法，把相邻区域网格大小比例控制在 1.2以内，对收敛没有效果。 7. 把出口边界条件设为自由出口试试效果如何？此时流量出口的flow rate weighting 应设置0.5还是1？ 8. 把速度入口改为压力入口试算。 9. 试试多重网格 10. 在三维中把interior改为interface
FLUENT多孔介质数值模拟设置
FLUEN■多孔介质数值模拟设置多孔介质条件多孔介质模型可以应用于很多问题，如通过充满介质的流动、通过过滤纸、穿孔圆盘、流量分配器以及管道堆的流动。
当你使用这一模型时，你就定义了一个具有多孔介质的单元区域，而且流动的压力损失由多孔介质的动量方程中所输入的内容来决定。
通过介质的热传导问题也可以得到描述，它服从介质和流体流动之间的热平衡假设，具体内容可以参考多孔介质中能量方程的处理一节。
多孔介质的一维化简模型，被称为多孔跳跃，可用于模拟具有已知速度/压降特征的薄膜。
多孔跳跃模型应用于表面区域而不是单元区域，并且在尽可能的情况下被使用(而不是完全的多孔介质模型)，这是因为它具有更好的鲁棒性，并具有更好的收敛性。
详细内容请参阅多孔跳跃边界条件。
多孔介质模型的限制如下面各节所述，多孔介质模型结合模型区域所具有的阻力的经验公式被定义为“多孔”。
事实上多孔介质不过是在动量方程中具有了附加的动量损失而已。
因此，下面模型的限制就可以很容易的理解了。
流体通过介质时不会加速，因为事实上出现的体积的阻塞并没有在模型中出现。
这对于过渡流是有很大的影响的'因为它意味着FLUENTS会正确的描述通过介质的过渡时间。
多孔介质对于湍流的影响只是近似的。
详细内容可以参阅湍流多孔介质的处理一节。
多孔介质的动量方程多孔介质的动量方程具有附加的动量源项。
源项由两部分组成，一部分是粘性损失项(Darcy)，另一个是内部损失项：其中S」是i向(x, y, or z) 动量源项，D和C是规定的矩阵。
在多孔介质单元中，动量损失对于压力梯度有贡献，压降和流体速度(或速度方阵)成比例。
对于简单的均匀多孔介质：其中a是渗透性，C_2时内部阻力因子，简单的指定D和C分别为对角阵1/a和C_2其它项为零。
FLUENT®允许模拟的源项为速度的幕率：其中C_0和C_1为自定义经验系数。
注意：在幕律模型中，压降是各向同性的，c_0的单位为国际标准单位。