旋風分離器的建模及fluent模擬

1、Gambit建模部分本次模擬為一旋風分離器，具體設(shè)置尺寸見建模過程，用空氣作為材料模擬流場。為方便圖形截取，開始先設(shè)置界面為白色窗體，依次點擊“Edit”，“Defaults”，“GRAPHICS”，選擇“WINDOWS_BACKGROUND_COLOR”設(shè)置為“White”，點擊Modify。關(guān)閉對話框。1 利用Gambit建立幾何模型1. 雙擊打開Gambit2.4.6，2. 先創(chuàng)建橢圓柱依次點擊“Operation”下的“Geometry”創(chuàng)建體“Volume”，點擊“Create Real Frustum”，輸入數(shù)據(jù)基于Z軸正方向創(chuàng)建“height 475；radius1 36.25；

2、radius3 95”，點擊Apply，生產(chǎn)橢圓柱體。如圖1-1，圖1-2。圖1-2橢圓柱生成圖圖1-1橢圓柱設(shè)置對話框3. 創(chuàng)建圓柱體再次利用創(chuàng)建橢圓柱按鈕，輸入數(shù)據(jù)基于Z軸正方向創(chuàng)建“height 285；radius1 95；radius3 95”，點擊Apply。移動剛剛創(chuàng)建的圓柱體，依次點擊“Geometry”，“Volume”，點擊“Move/copy”，選擇剛剛創(chuàng)建的圓柱體，點擊“MoveTranslate”，輸入移動的數(shù)據(jù)“X=0，Y=0，Z=475”，并選擇Connected Geometry，點擊Apply。如圖1-3，1-4所示。 圖1-5生成小圓柱體圖1-4圓柱體生成圖

3、圖1-3圓柱體移動設(shè)置對話框 同樣的方法創(chuàng)建小圓柱體，輸入數(shù)據(jù)基于Z軸正方向創(chuàng)建“height 150；radius1 32；radius3 32”，點擊Apply。同樣的方式移動小圓柱體，點擊“MoveTranslate”，輸入移動的數(shù)據(jù)“X=0，Y=0，Z=665”，不選擇Connected Geometry，點擊Apply。如圖1-5，圖1-6，圖1-7所示。圖1-8實體圖圖1-7小圓柱體移動生成圖 圖1-6小圓柱體移動命令對話框 顯示實體圖，如圖1-8。4. 將小圓柱體進行分割，分成上下兩個圓柱面，點擊“Split Volume”，選擇被分割的圓柱體Volume2，選擇下部組合體為分割

4、體，點擊“Bidirectional和connected”，點擊Apply。刪除Volume3。如圖1-9，圖1-10所示。圖1-10生成實體圖圖1-9實體分割命令對話框 5. 創(chuàng)建旋風分離器進風口，點擊依次點擊“Geometry”，“Volume”，“create real brick”，基于中心，輸入數(shù)據(jù)“width 140 ，depth 38，height 95”，點擊Apply。如圖1-11，圖1-12所示。移動矩形風口，依次點擊“Geometry”，“Volume”，“Move/copy Volumes”，選擇“MoveTranslate”，輸入“X=70，Y=-76，Z=712.5

5、”，點擊Apply。如圖1-13所示。將矩形與旋風分離器體使用布爾運算合為一體，依次點擊“Geometry”，“Volume”，“Unite Real Volume”。圖1-13移動長方體圖圖1-12生成長方體圖圖1-11創(chuàng)建長方體命令對話框6. 創(chuàng)建分割圓柱體，基于Z軸正方向，輸入圓柱體尺寸 “height 1000，radius1 95，radius3 95”，點擊Apply。如圖1-14所示。分割旋風分離器主體，點擊“Geometry”，“Volume”，“Split Volume”，選擇被分割體旋風分離器主體，選擇分割體剛剛創(chuàng)建的大圓柱體，選擇連接“connected”，點擊Apply

6、。則旋風分離器上部進風口與本體分成相連的兩部分。圖1-14創(chuàng)建分割體圖圖1-15創(chuàng)建分割面圖圖1-16分割命令對話框7. 創(chuàng)建矩形分割面。直接點擊“Geometry”，“face”，“create Real Rectangular Face”，基于Z軸正方向，輸入矩形面尺寸“Width 400，Height 400”，點擊Apply。移動剛剛生成的面，點擊“Geometry”，“face”，“Move/Copy Face”，選擇“MoveTranslate”，輸入“X=0，Y=0，Z=665”，點擊Apply。如圖1-15所示。利用剛剛生成的分割面分割旋風分離器柱體上半部分。點擊“Geomet

7、ry”，“Volume”，“Split Volume”，選擇被分割體，選擇剛剛建立的分割面，點擊Apply。如圖1-16。至此生成了幾何模型。如圖1-17所示。圖1-17實體模型二劃分實體網(wǎng)格1.劃分進風口位置網(wǎng)格。依次單擊Operation下的“Mesh”，“Volume”，“Mesh Volume”，選擇Volume 1，選擇元素“Hex/Wedge”，類型“Cooper”，選擇源面“Face 18，F(xiàn)ace 19”，選擇Spacing 網(wǎng)格個數(shù)“Interval count 20”。生成如圖2-1所示。2. 劃分出上部出風口柱體網(wǎng)格。在上面操作基礎(chǔ)上，選擇Volume 1，選擇元素“He

8、x/Wedge”，類型“Cooper”，選擇源面“Face 7，F(xiàn)ace 9”，選擇Spacing 網(wǎng)格個數(shù)“Interval count 30”。生成如圖2-1，圖2-2所示。 圖2-1劃分網(wǎng)格對話框圖2-2生成實體網(wǎng)格3.劃分旋風分離器上部柱體網(wǎng)格。在以上操作基礎(chǔ)上，選擇Volume 7，選擇元素“Hex/Wedge”，類型“Cooper”，選擇源面“Face 23，F(xiàn)ace 25”，選擇Spacing 網(wǎng)格個數(shù)“Interval count 40”。生成如圖2-3，圖2-4所示。圖2-3劃分網(wǎng)格對話框圖2-4生成實體網(wǎng)格圖4. 劃分旋風分離器下部圓柱柱體及圓臺網(wǎng)格。在以上操作基礎(chǔ)上，選擇

9、Volume 5，選擇元素“Hex/Wedge”，類型“Cooper”，選擇源面“Face 1，F(xiàn)ace 25，F(xiàn)ace11”，選擇Spacing 網(wǎng)格個數(shù)“Interval count 40”。生成如圖2-5，圖2-6所示。圖2-6生成實體網(wǎng)格圖圖2-5劃分網(wǎng)格對話框 5.網(wǎng)格檢查，依次點擊“Examine mesh”，“Range”，“3DElement”，滑動水平滾動條檢查網(wǎng)格質(zhì)量。三定義邊界1.定義速度入口邊界。依次單擊“Zone Command Button”，“Specify Boundary Types”，選擇“Add”，輸入Name“velocity_inlet.1”，選擇速度

10、入口，選擇進口面，點擊Apply，成功定義速度入口面。如圖3-1所示。2.定義出口邊界。同樣的方法，依次單擊“Zone Command Button”，“Specify Boundary Types”，選擇“Add”，輸入Name“outflow.2”，選擇OUTFLOW，選擇出面，點擊Apply，成功定義出口面。如圖3-2所示。3.定義交界面。同樣的方法，定義位于旋風分離器內(nèi)部小圓柱面的下圓面為INTERFACE面。如圖3-3所示。保存文件，點擊“File”，“Save”。輸出網(wǎng)格，點擊“File”，“Export”，“mesh”，不選擇“Export 2-D(X-Y)”，輸入文件名“cyc

11、lone”，點擊“Accept”，則在默認保存位置生成一個cyclone.msh文件。至此完成Gambit建模。 圖3-3設(shè)置交界面對話框圖3-2設(shè)置出口邊界對話框圖3-1設(shè)置入口邊界對話框Fluent模擬部分一 網(wǎng)格處理1. 雙擊打開Fluent6.3.26。選擇三維單精度求解器，單擊“Run”，打開操作界面。如圖1-1。2. 讀入網(wǎng)格，依次單擊“File”，“Read”，“Case”，選擇之前建立的cyclone.msh文件。3. 檢查網(wǎng)格，依次點擊“Grid”，“Check”，留意到最小網(wǎng)格為正，無負體積。如圖1-2。圖1-2網(wǎng)格檢查部分內(nèi)容圖圖1-1初始打開界面4設(shè)置計算區(qū)域尺寸，依次

12、單擊“Grid”，“Scale”，選擇“Grid Was Created In”為“mm”，單擊“Scale”變換尺寸，完成計算域尺寸設(shè)置。再次檢查網(wǎng)格，提示需要設(shè)置“Interface”面。5.單擊“display”，“Grid”可以查看網(wǎng)格。二選擇計算模型 1定義基本求解器。依次點擊“Define”，“Models”，“Solver”。保持原有默認設(shè)置，即如圖2-1所示。圖2-2定義湍流模型對話框圖2-1定義Slover求解器對話框2.湍流模型的選擇。依次點擊“Define”，“Models”，“Viscous”。打開“Viscous Model”對話框，選擇“k-epsilon(2 eq

13、n)”，在展開的“k-epsilon Model”中選擇“RNG”，在“RNG Option”中選擇旋流占優(yōu)“Swirl Dominated Flow”，其他保持默認。單擊OK，關(guān)閉此對話框。相關(guān)設(shè)置如圖2-2所示。三.定義流體物理屬性假設(shè)工作流體為空氣。依次點擊“Define”，“Material”，保持默認設(shè)置不變。如圖3-1所示。四.操作環(huán)境設(shè)置依次點擊“Define”，“Operating Conditions”，打開Operating Conditions對話框，不考慮重力影響，保持所有默認設(shè)置不變，單擊OK，并關(guān)閉對話框。如圖4-1所示。圖4-1定義環(huán)境量求解器對話框圖3-1定義材

14、料對話框五.定義邊界條件依次點擊“Define”，“Boundary Conditions”，打開Boundary Conditions對話框。依次設(shè)置邊界條件如下。設(shè)置速度入口velocity_inlet.1。點擊邊界velocity_inlet.1，單擊“Set”，彈出邊界條件設(shè)置對話框。設(shè)置速度大小“Velocity Magnitude”為30，設(shè)置湍流強度和水力直徑“Intensity and Hydraulic Diameter”分別為10%，0.0543。其他邊界條件保持默認。如圖5-1所示。圖6-1定義交界面對話框圖5-1定義速度入口對話框 六.Interface交界面的設(shè)置 依

15、次點擊“Define”，“Grid Interface”，打開Grid Interface對話框。在Grid Interface下面的文本框中輸入所有設(shè)置的交界面的名稱為“TempA”，然后在Interface Zone 1下面的列表中選擇interface.3，同樣在Interface Zone 2下面的列表中選擇interface.4，單擊Create圖標，即創(chuàng)建了一個名為TempA的交界面。如圖6-1所示。七.求解設(shè)置1設(shè)置求解控制參數(shù)。依次點擊“Solve”，“Controls”，“Solution”打開求解器參數(shù)對話框，所有設(shè)置保持默認，單擊OK，關(guān)閉對話框。如圖7-1所示。2初始化

16、。依次點擊“Solve”，“Initialize”，“Initialize”，打開對話框，完成初始化操作。3打開殘差圖。依次點擊“Solve”，“Monitors”，“Residual”，打開對話框，選中“Plot”，重新設(shè)置殘差收斂標準為1e-6，點擊OK，關(guān)閉對話框。如圖7-2所示。 圖7-2殘差監(jiān)視器對話框圖7-1求解控制參數(shù)對話框 4保存文件。依次點擊“File”，“Write”，“Case and Date”。5進行迭代計算。設(shè)置迭代步數(shù)4000次。在計算到1755步時，對話框顯示迭代收斂。如圖7-3，圖7-4所示。圖7-4殘差監(jiān)視圖線圖7-3設(shè)置迭代對話框八計算結(jié)果的處理1做三個截

17、面作為后處理的截面。依次點擊“Surface”，“Iso Surface”，打開如圖8-1對話框。在“Surface of Constant”中選擇Grid，選擇“X-coordinate”，設(shè)置“Iso-Values”值為0，輸入“New Surface Name”為“X=0”。創(chuàng)建一個名為“X=0”的平面。圖8-1創(chuàng)建截面對話框同樣的方式設(shè)置基于Z軸的兩個截面。在“Surface of Constant”中選擇Grid，選擇“Z-coordinate”，設(shè)置“Iso-Values”值為0.645，輸入“New Surface Name”為“Z=645”。創(chuàng)建一個名為“Z=645”的平面。在

18、“Surface of Constant”中選擇Grid，選擇“Z-coordinate”，設(shè)置“Iso-Values”值為0.36，輸入“New Surface Name”為“Z=360”。創(chuàng)建一個名為“Z=360”的平面。2顯示三個截面的矢量圖。依次點擊“Display”，“Vectors”。保持其他“Vectors of”下的Velocity選擇不變，在Color By下面的列表中分別選擇“Velocity”和“Tangential Velocity”，選擇Surfaces下的X=0平面，Scale輸入5，點擊Display，調(diào)整視圖，點擊“Display”，“Views”，選擇左視圖“l(fā)eft”顯示平面上的速度矢量分布圖。如圖8-2，圖8-3所示。圖8-2設(shè)置顯示矢量圖對話框圖8-3生成矢量圖對話框同樣的方法查看Z平面的速度矢量示意圖，將“Display”，“View”視圖設(shè)置為top。如圖8-4為Z=645截面矢量示意圖，如圖8-5為Z=360截面矢量示意圖。圖8-4 Z=645截面矢量圖圖8-5 Z=360截面矢量圖3查看壓力圖。依次點擊“Display”，“Contours”，選擇“Contours Of”“Pressure下的“Static Pressure”，選擇X=0，Z=360，Z=645面，點擊Display，可以查