学习软件的练习
参考:《Mixing-Workshop UGM2003》
硕士论文《涡轮桨搅拌槽内搅拌特性数值模拟研究(张丽娜)》 《Fluent流体计算应用教程》
这是一个自己学习划分结构化与非结构化网格相结合的一个算例。
该算例是一个单轴、圆盘涡轮式搅拌槽的结构,利用Gambit软件对其进行分区、分块处置。
Gambit中的设置:成立几何模型——在图纸《同轴搅拌混合器结构尺寸》的基础上修改;
1. 圆柱体1:height-4; radius-70; centered z; 2. 圆柱体2:height-22; radius-25; positive z; 3. 圆柱体3:height-200; radius-15; positive z;
4. 长方体1:width(x)-50; depth(y)-2; height(z)-40; centered; 5. 平移长方体1,move-translate-x:75;
6. 复制长方体1,取得长方体二、3、4、五、6:copy-5; rotate angle-60; 7. 归并上面的所有体,取得轴和桨的几何模型; 8. 圆柱体4:height-400; radius-190; centered z; 9. 圆柱体5:height-400; radius-180; centered z; 10. 圆柱体6:height-400; radius-150; centered z; 11. 圆柱体7:height-400; radius-125; centered z;
12. 圆柱体8:height-200; radius-125; centered z; 13. 圆柱体9:height-150; radius-125; centered z; 14. 圆柱体10:height-150; ; centered z;
15. 长方体7:width(x)-80; depth(y)-5; height(z)-400; centered; 16. 平移长方体7,move-translate-x:165;
17. 复制长方体7,取得长方体八、九、10:copy-3; rotate angle-90; 18. Split 长方体7、八、九、10:volumes依次选中上述长方体,然后用圆柱体5和6的外圆柱面切割,再把多余的体删除,取得挡板位置的几何模型;
19. 挖空最外面的筒体,用圆柱体4减去步骤18中的挡板和步骤7中的轴和桨叶; 20. 再依次切割各体,由外到内的顺序去进行体切割split,注意不选中retain项,最后取得8个几何体;然后删除多余出来的几何体,方式是在delete按钮中依次显示各个几何体,把多余的轴和桨叶部份几何体给删除;
21. 创建两个正交垂直的平面,尺寸为:width-400,height-400,zx centered;利用这两个平面切割split代表最外面筒体的那个几何体,进行4等分;对剩余的(除包括桨叶部份的第8个体外)的6个几何体,进行2等分;最后删除这两个平面;
22. 连接一次所有的几何面,确保没有重合的面存在,再进行一次文件保留的操作; 对上述8个几何体预备并实施网格划分
23. 先把动区域部份(包括4个体:上体,中间环体,中间包括轴和桨叶的体,下体)复制并平移出来,再把原先位置上的这一块删除掉,然后再连接一次所有的几何面,保留文件;(在Gambit中一次选中这部份的所有体的方式是:从右下角向左上角画一个矩形框,框内的所有体就能够够一次被选中)
24. Mesh-face-link faces操作,注意二者的面和节点要相互对应起来,并做一下
尝试,检查是不是对其中一个进行面网格划分,相应的面是不是同时也进行一样的网格划分工作;
25. 此刻开始进行网格划分;先划分动区域部份,即平移到外面来的这4个体;顺序是先划分中间环体,第二划分上体、下体,最后划分中间包括轴和桨叶的几何体;(这时能够把静区域部份的几何体给隐藏起来)
26. 划分中间环体时,先对横截面的边做edge边划分,设定比如interval count为2~4;然后以map的方式进行体划分,设定比如interval size为2~10,是不是适合能够利用网格单元检查来判定,选中summary或check按钮;
27. 划分上体时,也是先对横截面的边做edge边划分,那个地址的边长(除中间环体的横截面的边长之外的长度)为*2=100,因此,直线边划分为interval count-20左右;两段半圆弧边划分为interval count-7~10左右,为了在厚度方向上分层的方便,对厚度方向的两条短边也要做一次edge边划分;然后依次对包括上述两段直线边和一段圆弧边的两个半圆面做pave面划分,设定比如interval size为4~6;最后对包括上述半圆面的两个半圆体别离做cooper体划分,注意要别离划分,因为cooper这种体网格划分方式要求指定源面,不别离划分的话,会报错找不到相应的源面
28. 划分下体时,思路和划分上体相同——也是先edge mesh切割底面的边,再pave包括这条边的两个半圆面,最后cooper划分这两个半圆柱体;(关于pave划分面时,报错关于边的划分份数是奇数仍是偶数的问题,那个能够事前检查一下半圆弧边的划分份数是奇数仍是偶数,假设其为偶,那么两条直边和一条半圆弧边的划分份数也要为偶数;不然同为奇数。最简单的方式确实是,报错一次,在原有的基础上对划分的份数进行加减1处置)
29. 划分包括轴和桨叶的那个几何体时,先对桨叶横截面厚度方向的所有短边做edge边划分,划分时interval count大约取2~4;然后对桨叶的所有面做map划分,划分时interval size大约取4~8;最后进行体划分,比较简单的方式确实是直接用Tgrid方
式划分,或还能够利用Sizing Functions对网格进行优化;
接下来要对该部份的网格划分工作做一下检查,检查的指标为:尖角倾斜度equiangle skew<,最好是equiangle skew<;
30. 以上是对动区域部份的网格划分,接下来是对静区域部份的网格划分,也是先划分上体、下体、内环体和外环体;
31. 划分静区域的上体时,也是先划分4条垂直的边,并记住划分的interval count,以便以后划分内环体时利用;划完边,然后以pave方式的划分该几何体的两个下底面;划完面,再以cooper的方式的划分组成上体的这两个半圆柱体;(cooper方式划分体时,要求先划分面,一样采纳pave方式划分该面,完了以后它自动选择源面进行一层一层的逐次划分;所划分的结果在原有的面划分基础之上)
32. 划分静区域的下体时,方式与上述一致;但要注意划分面时,应该划分这两个几何体的上表面,也即和动区域交壤部份的那两个表面,不然用cooper方式划分体时老是报错为: could not be meshed with a scheme of Cooper because the previously meshed edges on one of the faces is unacceptable.
33. 划分内环体时很关键,先是把10条垂直的边(4块挡板各有2条,另外2条是2等分切割时产生的)划分成和中心的5段垂直的边份数相同;再划分圆弧部份(包括2个挡板的1/2厚度、2个圆弧和1个挡板的全厚度),所划分的份数也要和里面的半圆弧的划分份数相同,只有如此,才能够用map的方式划分体;(若是忘记了里面的半圆弧的划分份数,能够利用edge mesh summary来查询)
34. 划额外环体时,由于是4等分的4段圆弧,遵循和划分内环体一样的方式划分各段圆弧边,还要划分8条垂直的边(4块挡板各有2条)和沿环体厚度方向的各边以操纵划分的层数,最后用submap的方式划分体;(不明白什么缘故不能用Map方式进行划分,老是报错为A logical cube for meshing was not able to be found)
当这一切都划分完毕以后,进行边界条件的概念; • 边界条件的类型(Boundary Types): 桨叶表面(Impeller faces)——wall;
轴的表面(Shaft faces)——wall;(包括动区域和静区域内的轴段) → Moving Zone shaft and Stationary Zone shaft separate zones
10组交壤面(moving interface and stationary interface)——interface; 筒体的底面和外圆柱面(Tank sides and bottom)——walls; 筒体的上表面(Tank top)——symmetry; 挡板(Baffles )——walls; • 流体区域的类型(Continuum Types) 动区域(Moving Fluid Zone)——Fluid; 静区域(Stationary Fluid Zone)——Fluid;
35. 把动区域部份平移回静区域里,合二为一,保留文件,输出网格文件; Fluent中的设置:
36. 先是大体设置,file-read-case,打开后缀名为.msh的文件;再grid-check;grid-scale,选中单位为mm,change length unit,scale;define-unit,把角速度angluar velocity的单位设置为rpm;
37. Define-models-solver,选中绝对速度,因为采纳MRF法,因现在刻项采纳稳态;
38. Define-models-viscous(turbulence),选中k-e项,壁面函数选中; 39. Define-materials/operating conditions/boundary conditions;那个地址的重点是
设置边界条件
40.
图1. 在动区域里对桨叶的设置
41. 如何设置导出初始值?先用MRF方式计算稳态的流动场,把计算取得的结果作为下一步采纳SG方式的初始值,操作为file-interpolate-write data;
42. 如
何
设
置
示
踪
剂
?
先
激
活
物
质
输
运
面
板
define-models-species-transport&reaction;
然后再概念一种新物质也即示踪剂kcl的物理属性define-materials;具体操作在materials面板上打开fluent database materials面板,两次copy液态水(因为液态水的物性参数和kcl的差不多),在第二次copy时能够重命名为kcl;注意组分多的在下面,故水在下面;
43. Adapt-region,选中sphere,概念x、y、z;values取一个适合的值,然后mark一下,看有多少单元;概念好里面的以后,再概念外面的;
44. 在initiate里选中patch;然后能够在display-contours里显示一下:species和mass fraction of kcl;前面要概念物质kcl,那个概念要弄明白;
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