流體-旋轉(zhuǎn)容器壓力分布分析

...................................................................................................................................漸擴管模型介 前處 求解設(shè) 啟動 模型設(shè) 添加材 邊界條件設(shè) 求解方法設(shè) 流場初始 求 后處 殘差收斂曲 管路中心線壓力分 云圖顯 矢量圖顯 流線顯 結(jié) 液體的相對平衡是工程實際中常遇到的問題，如在離心式鑄造機、離心式水泵中，在等角速度旋轉(zhuǎn)條件下，液體與這些容器處于相對平衡狀態(tài)。以離心泵為例，在泵體內(nèi)和吸水管內(nèi)注滿水后，利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪帶動泵體內(nèi)的水一起旋轉(zhuǎn)，通過離心力把水甩出葉輪外緣后匯集于逐漸擴大的泵體中。在擴壓管中水的動能轉(zhuǎn)化為更高的壓力，從而把水壓出擴壓管。葉輪進口則會形成真空區(qū)域，吸水池上的水如此循環(huán)就是離心泵的工作原理。為了對離心泵的工作原理有更直觀的理解，并把流體力學、計算流體力學等課程所學知識舉一反三地應(yīng)用，本文采用Fluent對等角速度旋轉(zhuǎn)容器中液體的相對平衡問題進行了分析研究。采用Fluent層流VOF d=1mH=1mh=0.5m。使容器繞垂直軸以角速度ω=3rad/s作穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)。如下圖所示。圖1 ICEMCFDFluent軟90upcycwall、downwall軸axisICEMCFDxuanzhuan.msh文件。圖2圖3啟動FluentDimension2D圖4Fluent求解器設(shè)SolverType設(shè)置為Pressure-Based，SolverTime設(shè)置為Transient，設(shè)置0。如下圖所示。多相流模型設(shè)多相流中相設(shè)打開模型樹中的【Models】→【Multiphase】→【PhasesPrimaryPhase的名稱為air，材料為air，SecondaryPhase的名稱為water，材料為water-liquid。其湍流模型設(shè)打開模型樹中的【Model】→【Viscous】選擇k-epsilon模型，其余保持默認，5Model添加材雙擊模型樹中的【Materials】。雙擊air材料，在彈出的框右側(cè)選【Fluentdatabase】，在FluentDatabaseMaterials框中找到water-liquid項，單擊下方copy選項。其他設(shè)置保持默認。如下圖所示。6設(shè)置操作條默認（國際標準大氣壓值勾選SpecifiedOperatingDensity，設(shè)置OperatingDensity1.225，選擇默認密度大相作為參考。如下圖所示邊界條件設(shè)pressure-inlet，Gaugetotalpressure設(shè)置為0，su icgaugepressure設(shè)置為0，specificationmethod設(shè)置為intensityandlengthscale，設(shè)置turbulentintensity為5，turbulentlengthscale為0.035。其他設(shè)置保持默認。如下圖所示。watervolumefraction0方的TYPEwallWallmotion設(shè)置為movingwallrelativetoadjacentcellzonespeed3。其他設(shè)置保持默認，如下圖所示。求解方法設(shè)設(shè)置為PRESTO！，其他選項保持默認，如下圖所示。打開模型樹中【Solution】→【Controls】，選項設(shè)置如下圖報告定義設(shè)除了監(jiān)測計算過程中殘差的變化外，還需要定義新的，右擊【ReportDefinitions→【New】→【surfaceReport】→【vertexaverage】，彈出如下圖所示的框，【newsurface】選擇point。彈 打開模型樹中【Solution】→【Moinitors】→【ReportPlots】，點擊New，在AvailableReportDefinitionsreport-def-0Add，將其添加到SelectedReportDefinitionsX-AxisLabelflow-time，如下圖所示計算殘差右擊【Residual】→【convergencecriterion】→none流場初始雙擊【InitializationHybridInitialization改為StandardInitialization，在Computefrom框中選擇up，單擊Initialize，如下圖所示。9單擊SettingUp選項卡中Adapt選項卡中的Mark/AdaptCells，為1，單擊Mark。單擊Mark。如下圖所示雙擊【InitializationPatch。Phasewater，VariableVolumeFractionRegisterstoPatchr01在userdefine中點擊customfieldfunctioncalculator在fieldfunction中選擇mesh，選擇radialcoordinate，在definition設(shè)置3*radialcoordinate，設(shè)置newfunctionname為swirl-vdefine。如下圖所示Initialization單擊PatchPhase選擇mixture，Variable選擇swirlvelocity，vRegisterstoPatchr0viewmirrorplaner設(shè)置cameraparameters，設(shè)置如下雙擊左側(cè)樹Results下的Contour，創(chuàng)建云圖，Contourof選擇velicity的swirlvelicity，Options中勾選Filled，單擊Save/Display，如下圖所示。圖中清晰地展計算自動保存設(shè)打開【CalculationActivities】→【Autosave】，設(shè)置SaveDataFileEvery（TimeSteps）為100，，設(shè)置AppendFileNamewith 為flow-time，設(shè)置DecimalPlacesinFileName為3。如下圖所示求會出現(xiàn)相應(yīng)的提示。若設(shè)置完全正確，會出現(xiàn)圖10所示框。為2000，TimeStepMethod為Fixed，MaxIterations/TimeStep為20。如下圖所殘差收斂曲線壓力分PlotsXYPlotNewSurface中創(chuàng)建線，切取所需線【create】云圖顯ResultsContour，創(chuàng)建云圖，ContourofPhaseVolumefraction，Options中勾選Filled，單擊Save/Display，如下圖所示2sResultsContourContour1ContourofPressureStaticPressureSave/Display，結(jié)果如下圖所示2s矢量圖顯雙擊左側(cè)樹Vectors，如下圖17所示，在Surface中選擇int_fluid，Vectorsof選為Velocity，適量箭頭Scal