CFD流體動力分析-Flow-3D-chinese

FLOW-3D?

之CFD流體動力分析王榮昌(ThomasWang)內(nèi)容FLOW-3D?軟體的簡介FLOW-3D?的三個基本核心技術(shù)FLOW-3D?使用的統(tǒng)御及離散方程式FLOW-3D?的模型建立實際上機操作練習(xí)軟體的簡介軟體的簡介Foundedin1980byDr.C.W.Hirt

---DeveloperoftheVOFfree-surfacetrackingmethod---GroupleaderinT3TheoreticalDivisionatLosAlamosLabFLOW-3D?firstreleasedin1985Mission:

發(fā)展並建立商用型CFD軟體提供每一位使用者所需要的物理模型的技術(shù)支援提共更完善的CFD軟體服務(wù)TheFLOW-3D?WorldwideNetwork日本韓國臺灣中國印度德國俄國芬蘭挪威西班牙義大利加拿大美國總部FLOW-3D?的自由液面FLOW-3D?

可以模擬真實世界中物理模型的流動現(xiàn)象及準(zhǔn)確計算出各種流場性質(zhì)，特別是自由液面(freesurface)的流動FLOW-3D?的自由液面自由液面的定義

-具有液氣共存的介面模型; -在氣體中的壓力梯度及剪應(yīng)力是忽略的; -通常應(yīng)用於密度比高達1000:1的兩種流體。在FLOW-3D

的自由液面簡化模型: -忽略氣體流動; -氣體僅有一個正向壓力的作用於液體表面上; -以壓力邊界取代氣體於自由表面上的狀態(tài)。三個基本

核心技術(shù)FLOW-3D?的三個基本核心技術(shù)TechnicalfoundationsofFLOW-3D?Multi-BlockGrids–多區(qū)塊結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格的技術(shù)FAVOR(FractionalArea/VolumeRatios)–

針對複雜的幾何外形以結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格表現(xiàn)出來的技術(shù)VOF(Volume-of-Fluid)–

針對追蹤自由液面流動的技術(shù)多區(qū)塊結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格的技術(shù)單一結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格區(qū)塊的限制

SingleBlockisnotefficientinthesecases.多區(qū)塊結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格的技術(shù)兩種多區(qū)塊網(wǎng)格(連結(jié)型與艚狀型)連接型區(qū)塊：在邊界相交內(nèi)嵌型網(wǎng)格：用于內(nèi)部圓形凸臺FAVOR(局部面積/體積比)有限差分（控制體積）方法使用FAVOR?技術(shù)實時顯示幾何體---局部面積/體積比---集成化公式---優(yōu)點網(wǎng)格劃分方便簡單各種獨立幾何題定義FAVOR

(局部面積/體積比)存儲量

AFR-right

AFB-back

AFT-top

VF

熱交換區(qū)VOF(流體體積)VOF的三個組成部分:流體分數(shù)Fo針對平流來保持界面清晰自由表面的邊界條件VOF(流體體積)TruVOFTM和部分VOF方法因為近似使用步驟2和3，部分-VOF方法

在多相流中變現(xiàn)不佳.TruVOFTM

方法:1.使用F(x,y,z,t)體積分數(shù)2.當(dāng)

處理F-evolution方程時保持界面清晰.3.在液體表面應(yīng)用垂直和相切方向的應(yīng)力邊界條件.部分-VOF方法1.使用F(x,y,z,t)體積分數(shù).2.使用二階方法處理F-evolution方程3.不應(yīng)用邊界條件.而是用流動的任何地方氣體和液體不同的特征來處理=

VOF(流體體積)溢流測試

---用水溢出實驗數(shù)據(jù)驗證TruVOFTM.QuantityExp.Cal.Pooldepth0.410.4Outflowh0.0940.092PoolLength1.01.0Nappeangle57

52Energyloss0.290.284Data:N.RajaratnamandM.R.Chamani,J.HydraulicRes.33,p.373,(1995)VOF(流體體積)單相流使用TruVOF方法

保持界面清晰.CPU時間-2分鐘雙相流使用

部分VOF方法可相互混合

以及空氣的擴散.CPU時間-8分鐘VOF(流體體積)雙流體模型是應(yīng)用于分散兩相流的最好模型，但是不能很好區(qū)分各種流體.空腔區(qū)域壓力統(tǒng)一氣體流動液體/氣體混合物流動離散方程式ContinuityEquation(連續(xù)方程式)RSOR-MassSource/SinkRDIF-DensityDiffusion

不可壓縮流(使用質(zhì)量)

密度變化或者可壓縮流(使用質(zhì)量和密度擴散)FLOW-3D?所使用的方程式MomentumEquations(動量方程式)U=(u,v,w)-流體速度P-壓力;G-治理加速度和非慣性體加速度;t-粘度應(yīng)力張量;KU-drag（多孔擋板，障礙，糊狀區(qū)）;RSOR

U/r-在零速度場加速度引起的質(zhì)量噴射;F-其它力:表面張力,electricforces,mass/momentumsources, particles,用戶定義的力.可壓縮非牛頓液體zzzFwRSORKwρGzPzwwywvxwutw---D-+-=tyü?íì+++rt??r????????11ThermalEnergyTransportEquation

(能量方程式)fs -固化率(是溫度和濃度的函數(shù));L -潛熱;k -導(dǎo)熱系數(shù);C(T) -比熱;h -液/壁熱傳熱系數(shù);Twall -壁溫RISOR -energysource/sink;RIDIF -湍流擴散LfsdTTCIT

)1(

)(

-+=òVolume-of-FluidAdvectionEquation

(VOF處理流體流動的方程式)FDIF-diffusionoffluidfractionFSOR-fluidvolumetricsource/sink運動學(xué)方程`:tVOF運動函數(shù)是根據(jù)流體的速度場F=1.0-fluidF=0.0-voidU控制容積/有限差分法FLOW-3D使用三維有限差分網(wǎng)格主要變量的位置和約束在控制體積單元(i,j,k)柱坐標(biāo)Xo半徑Y(jié)o弧長Zo軸向邊界(或Ghost)元素

在邊緣上以邊界條件自動增加幾層邊界單元：一層設(shè)定大多數(shù)邊界條件(symmetry,wall,velocity,outflow,gridoverlay)兩層用來設(shè)定壓力,周期

和

interblock

邊界.Firstrealcellisi=2,j=2,k=2有關(guān)時間間隔的處理程序初始化的數(shù)組，計算時間步長dt.處理耦合動量和連續(xù)性方程，使用預(yù)測/校正方法，以便獲得新的壓力和速度。預(yù)測步驟:使用已知值從動量方程預(yù)估速度.0<n<N-timestep(orcycle)number;

timestepsizecomputedautomaticallyforspeedandaccuracy;

first-orsecond-orderupwinddifferencingforadvectionterms;mostapproximationsareexplicit;

viscousstressescanalsobeapproximatedimplicitlyforhighlyviscousflows;

dragforcesarealwaysincludedimplicitly;non-inertialaccelerationsincludedinG.3.更正步驟(不可壓縮流)調(diào)整的壓力和速度，以滿足連續(xù)性方程.分量U=0離散化結(jié)果

在壓力的泊松方程.相鄰單元之間迭代計算.收斂準(zhǔn)則epsi將在每個周期自動計算.PPP4.更新液體配置以獲取新的流體分數(shù)

F.處理VOF方程是用特殊的技術(shù)來保證液體界面的清晰.5.更新剩余變量使用新的速度壓力和流體分量.

不可壓縮和層流的密度對流和擴散;熱傳導(dǎo);湍流運輸和壁函數(shù)求值;求解微粒方程;派生量:粘度，應(yīng)變率，固化率，等.6.產(chǎn)生所需要的文檔和圖表輸出.7.結(jié)束檢查，進入下一個時間步驟.模型建立模型構(gòu)建器模型構(gòu)建器是由一系列標(biāo)簽頁組成，用來設(shè)置模擬參數(shù)GLOBAL標(biāo)簽頁–設(shè)定模擬類型PHYSICS標(biāo)簽頁–設(shè)定模擬需要使用的物理模型FLUIDS標(biāo)簽頁–選擇流體的屬性MESHING&GEOMETRY標(biāo)簽頁–定義流動區(qū)域BOUNDARIES標(biāo)簽頁–網(wǎng)格邊界條件:入口,出口,壁INITIAL標(biāo)簽頁–設(shè)定流動區(qū)域流體的初始條件OUTPUT標(biāo)簽頁–控制空間數(shù)據(jù)，選擇數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)等的輸出.NUMERICS標(biāo)簽頁–時間步長,壓力求解方式,隱式求解選項,等.FINALIZE標(biāo)簽頁–輸入檢查,開始預(yù)覽和解算模型構(gòu)建器Global-設(shè)定模擬類型SharpInterfaceNoSharpInterface指定界面跟蹤算法模型構(gòu)建器Global-流態(tài)指定流體數(shù)量為#2流體指定流體類型模型構(gòu)建器Global-流態(tài)F=0.VoidIncompressiblefluidF=1.F=0.IncompressiblefluidIncompressiblefluidorcompressiblefluidFluid#1Fluid#2NOTE:只有#2流體可以被壓縮如果只需要可壓縮流體,那么就設(shè)定兩種流體，并且指定#2流體可壓縮，在INITIAL標(biāo)簽頁只設(shè)定#2流體

Void–動態(tài)不計算流體模式選項IncompressiblefluidFluid2(compressible

orincompressible)IncompressiblefluidAir/VoidIncompressiblefluid一種液體兩種液體sharpinterface（清晰界面）orimmisciblefluids

（不混融）nosharpinterface（沒有清晰界面）ormisciblefluids（混融）Fluid1+Fluid2模型構(gòu)建器模型構(gòu)建器Physics-物理模型選擇激活模型只需要鉤選個項目前面的多選框

詳細的說明可以在手冊中查看ModelReferencesection或者Help>Contentsfrommenu模型構(gòu)建器Fluids–

設(shè)定流體屬性定義流體屬性可以手動的在屬性樹區(qū)輸入也可以使用流體數(shù)據(jù)庫單擊以打開屬性樹在白色區(qū)域輸入值不需要區(qū)域是灰色的存儲流體屬性數(shù)據(jù)庫改變系統(tǒng)單位模型構(gòu)建器Meshing-坐標(biāo)系和固定點定義網(wǎng)格類型:笛卡爾坐標(biāo)系(x,yandz)柱坐標(biāo)系(x=r,y=andz)各個軸可以根據(jù)約束分割成若干段在相鄰的區(qū)域與處理最小的改變默認的網(wǎng)格是2維：一個網(wǎng)格有單位的厚度或30°角CreateMeshSnaptoGeometry

可以鎖定網(wǎng)格區(qū)塊在物件上!建立網(wǎng)格模型構(gòu)建器MeshCopyingandMoving

可以複製相同的網(wǎng)格區(qū)塊及移動它!模型構(gòu)建器MeshBlockSplitting

分割單一網(wǎng)格區(qū)塊的功能，這個功能對於平行處理(MP)特別有用!模型構(gòu)建器劃分網(wǎng)格例子網(wǎng)格分割

劃分網(wǎng)格例子網(wǎng)格分割`1個網(wǎng)格區(qū)塊變2個劃分網(wǎng)格例子網(wǎng)格分割1個網(wǎng)格區(qū)塊Block2變4個劃分網(wǎng)格例子網(wǎng)格分割Tree&Workspace模型樹&工作區(qū)

SolidsProperties–

Meshing&GeometryTab（固體屬性）單擊以打開obstacle屬性輸入固體和它表面的屬性SolidsProperties–

Meshing&GeometryTab（固體屬性）Tree&Workspace模型樹&工作區(qū)

打開固體數(shù)據(jù)庫可以在屬性樹中手動的定義固體屬性或者通過數(shù)據(jù)庫.數(shù)據(jù)庫存儲固體屬性Tree&Workspace模型樹&工作區(qū)數(shù)據(jù)可以通過材料數(shù)據(jù)庫輸入或在屬性樹輸入;默認值是零，這將影響組建熱傳導(dǎo).如果沒有熱傳導(dǎo)系數(shù)-

就會指定為0如果沒有定義-溫度恒定如果沒有定義

輸入溫度常數(shù)

設(shè)置為零，以模擬

絕熱組件模型構(gòu)建器Meshing–

多區(qū)塊,連接式XZ網(wǎng)格邊界必須完全相接。Block#1X最大值=Block#2

X最小值Block#1Block#2邊界類型自動指定到網(wǎng)格區(qū)塊模型構(gòu)建器Meshing–多區(qū)塊,嵌入式XZFixedPoint#1FixedPoint#2FixedPoint#3FixedPoint#4FixedPoint#1FixedPoint#2FixedPoint#3FixedPoint#4模型構(gòu)建器Boundaries–邊界和區(qū)塊選擇模型構(gòu)建器Boundaries–

設(shè)定頁Boundaries–Symmetry沒有通量通過邊界且不存在剪應(yīng)力symmetry(s)存在時可以減少仿真Boundaries-Wall沒有通量通過邊界可設(shè)定溫度或功率的熱邊界

具有黏滯效應(yīng)Boundaries-Wall如果傳熱系數(shù)沒有具體規(guī)定，將給一個估計值壁和流入流體溫度,或外域溫度只有從壁來的熱流量熱傳導(dǎo)面積的乘積熱傳導(dǎo)的長度比例依時間變化的溫度定義依時間變化的熱流量定義clickBoundaries–Continuative在此邊界上的梯度為零(Div=0)流體進入此邊界的自由液面高度可以設(shè)定Assumesu,T,μ,andpressuredonotchangeinflowdirection.i.e.Boundaries–Periodic準(zhǔn)許旋轉(zhuǎn)效應(yīng)(swirl)的流動對于周期性問題將會減少仿真計算周期性邊界條件可以允許流動通過邊界Boundaries–Velocity速度邊界可以不變或時間依賴性是跨越整個邊界統(tǒng)一的設(shè)定可以使用擋板或幾何阻止部分邊界速度Boundaries–Pressure壓力邊界可以一定的或時間依賴性是跨越整個邊界統(tǒng)一的設(shè)定Boundaries–GridOverlay是一個恒定速度邊界，溫度和壓力邊界在做restart的時候可以改變網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和保持相同的條件可以應(yīng)用于非統(tǒng)一的邊界條件Boundaries-Outflow應(yīng)用于平穩(wěn)流體的波浪不容許流體進入,不能設(shè)定流體高度在穩(wěn)態(tài)時降低連續(xù)性條件波浪邊界Outflow邊界模型構(gòu)建器Initial–

定義初始條件‘左鍵點擊’來

打開菜單

樹來改變

流體性質(zhì)右鍵點擊‘編輯區(qū)域幾何體點擊‘Add’來增加心得流體區(qū)域輸入全局參數(shù)輸入液體高度或體積（從Z最小填補）設(shè)定初始壓力分布定義空腔的初始化條件流體的區(qū)域和屬性：壓力，溫度，速度，密度及流體分數(shù)溫度區(qū)域:定義流體和其他的溫度用閥控制絕熱泡沫填充周圍用點來設(shè)定與點在同于區(qū)域的流體或空腔的屬性增加:模型構(gòu)建器改變區(qū)域幾何體創(chuàng)建阻擋幾何題時控制流體區(qū)域幾何體記住操作順序:先放大縮小,然后旋轉(zhuǎn),最后平移

還有更多復(fù)雜的限定—

請看手冊在這里選擇是增加液體還是移除液體模型構(gòu)建器模型構(gòu)建器Output–

輸出控制可以通過GUI直觀的了解整個過程診斷文件和一覽區(qū)分析數(shù)據(jù)文件實時分析區(qū)一覽區(qū)模型構(gòu)建器Numerics–

解算數(shù)值選項TimeStepControlInitialtimestep–有默認值,但是給定的話可以更好的計算;Minimumtimestep–使用默認的;Maximumtimestep–使用默認的.默認值是基于運算結(jié)束時間.

三個因素影響選擇的時間步長:stabilityaccuracyefficiencyStability–大多數(shù)顯示計算的近似值需要限定時間步長，稱作‘穩(wěn)定性判定’.實際時間步長的值總是會小于最小的穩(wěn)定性判定的時間步長值.以能正常計算為基準(zhǔn)，穩(wěn)定性判定的值總會在每個運算周期開始時自動判定.Accuracy–每個運算周期時間步長增加不超過5%.急劇變化的值和不規(guī)則網(wǎng)格間距一樣糟糕.Efficiency–在壓力/粘性/熱迭代計算中被納入平衡時間步長:時間步長可能會降低，以實現(xiàn)更快的收斂.

AutomaticTimeStepControlExplicit/Implicitsolveroptions與粘性應(yīng)力，傳熱導(dǎo)，表面

張力，彈性盈利相關(guān)的變量既可以用顯示也可以用隱式逼近顯示模型–快速，簡單

，可以強加很小的時間步長來有效率地計算隱式模型–通常需要

迭代解算.

可能會也可能不會產(chǎn)生精確的解算.可以應(yīng)用于更大的時間步長.Advectionoptions高階平流方法可用于VOF和動量方程.默認的選擇通常能正常工作.平流的VOF選相是基于

選擇模型接口的類型.熱能和密度方程也有

這些類似的選項可以在

物理模型中設(shè)定.StabilityCriteria穩(wěn)定性判定是在每個計算周期開始前決定的.兩個字母編碼使用在每個模型-出現(xiàn)在結(jié)算中的分析文件和解算信息文件.Numerics–SolverNumericalOptionsExplicit/Implicitoptions顯示選項時默認的隱式計算使用ADI(交替方向隱式)解算Convergencecontrols(implicitonly)控制迭代次數(shù)控制收斂準(zhǔn)則調(diào)整超松弛參數(shù)減少CPU時間的選項用于穩(wěn)態(tài)或傳導(dǎo)占主導(dǎo)地位的問題模型構(gòu)建器Finalize–

預(yù)覽和模擬工程輸入文件總是

prepin.project

默認prepin.inp在Utilities

窗口進入

或使用你偏好的文本編輯器工程輸入文件格式注意:

名字列表格式

顯示變量名和它的值可以在任何順序輸入變量

共同默認值不必設(shè)置最大限度地減少輸入定義區(qū)塊順序是很重要!區(qū)塊數(shù)據(jù)的順序不必設(shè)定!GUI可以自動化建立模板xput-數(shù)值控制,選項，時間控制limits-輸出&數(shù)值限定props-材料屬性bcdata–邊界條件mesh-生成的網(wǎng)格obs-集合體定義fl- 初始條件bf-擋板定義temp-廚師溫度motion-(可選)

非慣性加速運動grafic-輸出需要parts-Mass/markerparticles名字列表區(qū)塊定義工程輸入文件AirEntrainmentModel1.紊流模型不再需要使用空氣滲入(airentrainmentmodel)2.自由液面氣泡產(chǎn)生模型增加入空氣回釋率計算AirEntrainmentModel這個例子表明仿真上升氣泡在瓶灌裝上的問題.

在瓶子中液面，噴射與液面連接處會產(chǎn)生湍流（RNG模型）夾卷空氣.

這意味著流體釋放卷氣會致使它膨脹(可以在AirFraction輸出顯示葉見到).

這個膨脹阻礙了灌裝過程，導(dǎo)致生產(chǎn)線減慢.

一旦罐裝停止,空氣上升到液面然后逃逸,者將導(dǎo)致液面下降,在瓶中留下部分填裝空間.空氣夾帶模型與空氣逃逸耦合幫助制造商設(shè)計更快，更有效率的罐裝制程.例子AirEntrainmentModel例子AirEntrainmentModel例子Two-FluidInterfaceSlip

氣液流動的更好的建模器V9.0及V9.1例子Two-FluidInterfaceSlip

此功能可改善以往兩種密度相差非常大的流體間接觸面的流動性質(zhì)計算的精度與穩(wěn)定性(密度比大於10及雷諾數(shù)大於1000)例子Two-FluidInterfaceSlip例子Two-FluidInterfaceSlip例子浮力流

密度隨溫度的變化Boussinesq逼近--/10%時有效

=o[1-(T-To)]可以通過定制來改變高效的替代解決方案應(yīng)用于完全可壓縮解算Hot

wallCold

wall流體屬性定義頁變密度模型Leakinanoiltanker-densitycontours更準(zhǔn)確的建議密度不是材料的固有屬性在它自己的傳輸方程上是一個平移量必須提供初始條件,暗含邊界條件如果沒有指定初始條件，初始密度是在屬性樹中定義的值變密度模型:

例子重力加速度-在邊界條件下驅(qū)動流在靜水壓力分布下驅(qū)動流體Gz海下潛水艇尾部

(密度僅次于潛艇)海下潛水艇尾部干擾模擬潛水艇尾部在鹽水流中運動

在初始頁設(shè)定圓柱區(qū)統(tǒng)一密度

在輸入文件(如prepin)設(shè)定均勻梯度密度ifdis=7in“FL”namelist

ρ=a–bz密度的邊界設(shè)置為鄰密度時刻零，并隨著時間的推移不斷增大漂移通量模型是一個對變密度模型，雙相流模型，固化模型的一個擴展預(yù)測由于重力和/或加速度兩相流的分離，如油/水，空氣/粉塵,空氣/雪花，水/沙，流體/氣泡ForsuspendeddropletsofdiameterdLineardrift-fluxcoeff=Dragcoefficient:quantifies“particle”roughnessRichardson-ZakicoefficientforcloselypackedsystemControlsatwhatvolumefractiondispersedphaseswitcheswithbulkphase漂移通量模型:分離

例子左邊通入50%-50%油水混合物漂移通量模型被激活使用兩相流分散相（油），由于浮力上升，逐漸分離成兩個組成部分油水混合物水水油分離不可壓縮兩相流表面張力和壁

粘附stationarywallmovingweb在物理模型頁:在性質(zhì)樹又重復(fù)的屬性:例子:涂料在網(wǎng)狀材料上滑動新!允許設(shè)定大的時間間隔接觸角控制互動墻/組件粘度模型高分子材料，非晶態(tài)合金，半固態(tài)金屬.觸變性粘度模型用于材料的粘度是基于時間改變的湍流選項黏度值一定要設(shè)定Recommendedturbulencemodel三維模型，試圖捕捉大漩渦結(jié)構(gòu),給出了一些波動流量信息,能需要很長的CPU時間注意:湍流初始條件和邊界條件，也可手動設(shè)定，如不設(shè)，將自動設(shè)置.流體屬性頁最大的湍流漩渦尺寸由最小單元格尺寸的10%推定不合理的單元長寬比會導(dǎo)致在Z方向的黏度改變問題壁摩擦選項壁面切適用于所有部分的表面和邊界壁無滑移條件：流速=固體速度邊界自由滑動條件：流體在固體表面的滑動-摩擦系數(shù)控制在邊界墻–

由壁的摩擦系數(shù)控制在組件表面，必須為

“OFRCOF”輸入值，在輸入文件OBS<0no-slip>0and<

varyingslip非牛頓粘度選項:

剪切速率和變溫粘度變數(shù)是根據(jù)合適的實驗或分析數(shù)據(jù)選擇的.基本構(gòu)建方程使許多通用粘度關(guān)系簡單，例如.Carreau,power-lawmodels其他模式可以通過用戶定制實現(xiàn)微粒質(zhì)量微?？梢允墙y(tǒng)一的大小和密度統(tǒng)一尺寸變密度均勻密度變大小帶電微粒受力: -流體的非線性阻力 -壓力 -重力 -電性力微粒/流體的相互作用: -單向耦合 -完全耦合兩種類型-標(biāo)記的微粒隨流體運動-質(zhì)量微粒在慣性下運動MarkerparticlesshowingweldlineinplasticinjectionmoldingHeavymassparticlessettlinginalighterfluidLimitations:particlesdonothavevolumesnoparticle/particleinteraction微粒模型初始化在零時刻只有一個微粒區(qū)塊Atasourceataspecifiedratemultiplesourcesareallowed特殊微粒-歷史微粒歷史記錄的壓力,速度，流體,分數(shù)等可以是marker或者massparticlesMassparticlesinitializedindensefluidregionattimezeroMarkerparticlesgeneratedatavolumetricsourceataspecifiedrate注意:

微粒被初始化一個隨即號碼在時間和空間上微粒模型

設(shè)定指定的微粒Addparticles與固體相互作用:<0–particlesstick=0–inelasticcollision=1–elasticcollision控制粒子在自由表面的相互作用Multiplierforcoefficientofparticledrag微粒源初始設(shè)定在每一個種類將有大約

相同數(shù)量的粒子.微粒尺寸定義初始微粒速度(只有質(zhì)量微粒)多孔介質(zhì)模型PorousmediadragmodelforReynoldsnumberdependentmodel:Flowthroughafilter飽和多孔介質(zhì)模型非飽和多孔介質(zhì)模型全局阻力參數(shù)注意:創(chuàng)造多孔組件時會在網(wǎng)格中創(chuàng)建多孔材料.組件具體阻力參數(shù)也可以指定.創(chuàng)建多孔組件正常新建組件選擇‘Porous’類型

–您可以在這里輸入孔隙其他多孔元件屬性可以在幾何樹中輸入PorositypropertiesCapillarypressureSpec.SurfaceArea–neededforheattransferComponent-specificdragcoefficients在多孔介質(zhì)模型輸入毛細管壓力毛細管壓力考慮到多孔介質(zhì)表面張力:

Pcap=4scosa/d這種模式是用于濕潤和非濕潤區(qū)域的清晰模型.毛細管壓力是每個多孔介質(zhì)的屬性:

正壓-潤濕條件

負壓-非潤濕狀況至于在有些情況下毛細管壓力是

飽和，不飽和流體的多孔介質(zhì)模型下的函數(shù).Inkdropletwickingintopaperdafluidinapore通用運動物體允許組件在整個域中移動與旋轉(zhuǎn)運動可以按預(yù)定方式，或與流體耦合使用方式:在物理模型中選擇運動模型并激活當(dāng)創(chuàng)建組件，選擇“coupledmotion”或“prescribedmotion”確定軸或旋轉(zhuǎn)點PrescribedMotionObject

預(yù)定義運動選擇prescribedmotion對于固定軸/點輪換輸入坐標(biāo)/角度限定(如需要)提供的速度和旋轉(zhuǎn)率（如需要）如果均勻輸入密度(簡單)輸入總質(zhì)量和質(zhì)心，和轉(zhuǎn)動慣量(非常復(fù)雜)PrescribedMotionObjects-ExamplesCoupledMotionObject

耦合運動選擇CoupledMotion可以選擇以一個點或軸旋轉(zhuǎn)可以選擇移動限制或?qū)θ魏窝剌Saxis旋轉(zhuǎn)限制，可以判處物體的力和/或力矩–

例如模擬船在水中CoupledMotionObjects–

ExamplesRestart計算更改網(wǎng)格完善以前的計算

新的網(wǎng)格可以全部或部分重疊改變邊界條件

定義

“GridOverlay”

邊界保持上一個速度值改變物理模型和屬性(有一些限制)輸入文件是prepinr.”project”

輸出文件是*r.”project”,等,flsgrfr.dat

Restart時間必須指定數(shù)據(jù)是從

flsgrf.”project”

文件析出

Atany

“restartandspatialdataavailableatt=……”

inSolverMessagesfileClickhereforlistofavailabletimesRestartOptionsSpecialrestartoptions-usuallyusedefaultsIfenergyevaluationturnedonforrestartIfspecificenergychangedforrestartIfscalartransportturnedonforrestartIfturbulence/viscosityturnedonforrestart落入水中的冰塊-2D耦合運動一個塑膠浮標(biāo)（STLModel）

3D耦合運動水中自由運動的冰塊

3D自由運動水中固定一點運動的方塊整合耦合運動(冰塊)以及

特定運動(吸管)Interleavedmixingblades:

固定軸運動,固定力矩

固定力矩，單一自由度之耦合運動固定衝量,六個自由度的耦合運動兩種液體的混合

特定固定軸旋轉(zhuǎn)運動通過Particle的球體（沾黏）雙汽缸引擎內(nèi)之液體流動

多物體之特定運動設(shè)定以杓子進行液態(tài)金屬澆注

特定運動水下飛彈發(fā)射

特定運動實際上機

操作練習(xí)練習(xí)一_WeirSimulatewaterflowingfromareservoiroverasharpcrestedWeirintothepoolbelow練習(xí)一_WeirObjectives:

-Applyappropriateboundaryconditions

-Specifyanappropriatemeshdomain

-Utilizeasingleblockmesh

-Setupanestedmesh

-Examinetheaffectofmeshdensities,differentdomains,andboundaryconditions.

Thefirststepindesigningasimulationistounderstandtheproblembeingmodeled.Useyourknowledgeinfluidmechanicstogetaroughideaaboutwhatparametersareimportant,howtosimplifytheproblem,howtheflowmightbe,whatkindofresultstoexpect,etc.練習(xí)一_WeirTheusualmethodtodeterminingthesignificanceofflowproperties,suchasviscosity,surfacetension,energyetc,isbycalculatingnon-dimensionalparametersliketheReynold’s#,Bond#,Weber#,etc.Re=Reynold’sNumber=InertialForce/ViscousForce=

ρUL/μBo=BondNumber=GravitationalForce/SurfaceTensionForce=g?ρL2/σWe=WeberNumber=InertialForce/SurfaceTensionForce=LU2ρ/σForthisproblemwehavefluidflowingoveraweirfromaheightof18cm.Thevelocityofwateratthebottomoftheweircanbeapproximatedfromthefreefallanalysisas:

Velocity=sqrt(2*980*18)=187.8cm/s

練習(xí)一_WeirRe=30cmx187.8cm/s^2/10-2cm^2/s=5.6x105

Bo=980cm/s^2*1gm/cc*(30cm)^2/(73gm/s^2)=1.2x104

We=30cm*(187.8cm/s)^2*1gm/cc/(73gm/s^2)=1.45x104ThelargevalueofReynoldsnumbersaysthattheviscousforcesarenegligiblecomparedtotheinertiaforces,hencewedonotneedafinemeshtoresolvewallviscousshearlayers.However,becauseoftheturbulentnatureoftheflowtherewillbealotofviscousshearingforcesactingwithinthefluid,hencewewouldspecifyviscosityinourmodel.Again,thelargevaluesofBondnumberandWebernumberindicatethatthesurfacetensionforcesarenegligiblecomparedtogravityandinertiaforces,hencewedonotneedtoconsidersurfacetensionwhenwemodelourproblem.練習(xí)一_Weir1.SetGlobalParameters

SettheFinishTimeto1.0second.(Forthisproblem,wewouldliketoseethequasi-steady-statecondition,whichisreachedatsometimeafter1.0second.Forareal-worldproblemwewouldprobablyrunthissimulationlonger,butininterestofexpediency,wewilllimitthetimeforthisrun).NumberofFluids:

Onlyonefluidneedstobemodeledhere.Theairthatinitiallyfillsthetankwillbetreatedasavoidspace,i.e.novelocitiesarecomputedintheair.Thisisvalidaslongasthevelocitiesintheairandconsequentlythepressurevariationsarefairlysmall.Sincetheairisonlymovingwiththeinterfacehere,itsvelocities(andpressuregradients)willbesmall.

Interfacetracking:ThisoptionallowstheFLOW-3D

solvertoaccuratelyadverttheinterfacebetweenthewaterandthevoidandkeepthatinterfacesharpandwelldefined.

FlowMode:whenmodelingliquids,theincompressiblemodeisalwayschosen.練習(xí)一_Weir2.PhysicalModelSelection

ClickontheViscosityandTurbulencebuttonandselecttheViscousFlowradiobutton,thenclickOK.NotethattheViscositybuttonisnowchecked,indicatingthattheviscousevaluationisturnedonforthisrun(laminarviscosityforexpediency).

NoticethattheWallShearbuttonisnowcheckedindicatingthatthewallshearcalculationhasbeenturnedon.

ClickontheGravitybuttonandsetgravityintheZ-directionto–980(cm/s2).Notethatgravityisnegativebecausethegravityvectorwillbepointingdown(-z)inourframeofreference.3.SetFluidProperties

Thisiswhereweprovideinformationaboutwhatkindoffluidisbeingsimulatedintheproblem.Inthisproblem,waterisourfluid.SelecttheFluidstabintheModelSetuppanel.Click