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1、（一）卧式分离器气液两相分离模拟1.几何模型的建立 首先双击workbench14.0图标，进入workbench14.0的工作环境，单击菜单栏tools-option，在option对话框中勾选name selection，并删除filtering prefixes文本框中的文字，以便应用于后面的模拟计算中。 在workbench左侧将fluent拖动到右侧工作栏中建立fluent工作框。图1-1 Fluent工作框双击Geometry，选择单位标准“m”，即可进入dm操作界面进行建模，在x-y平面用draw中的line分别自坐标原点为起始点延x和y方向绘制一条直线。绘制出气体出口上端轮廓线
2、和液体出口下端轮廓线：图1-2 绘制好的卧式分离器轮廓图1-3 卧式分离器轮廓参数将菜单栏转至modeling，点击菜单栏下的concept，选择其下surface from sketchs，点击generate，生成平面模型。图1-4 details view操作界面图1-5 生成平面模型点击线选择按钮选择入口直线v10，然后右键选择named selection在details view下单击apply，单击generate，再在tree outline操作界面下选中namesell右键rename，输入inlet完成对入口的定义。 图1-6 tree outline界面 图1-7 定义入
3、口名称用同样的方法设置上下端出口，将上端出口设置为outlet1下端出口设置为outlet2；最后设置壁面wall。图1-8 定义出口界面和壁面2.网格划分 在workbench 14.0的项目视图区中，双击mesh，进入网格划分操作界面。在outline操作界面上单击mesh按钮，下方出现details of mesh操作界面中设置参数，设置 relevance center为 fine，smoothing为high，span angle center为 fine，max face size为0.01，max size为0.01。单击generate生成。 图1-9 outline操作界面
4、图1-10 details of mesh操作界面图1-11 网格划分结果 单击file-export保存文件，单击file-close meshing，安全退出。在workbench项目视图区选中mesh，右键选择update。3. 模型计算设置及流场仿真 在workbench中双击setup，出现 fluent launcher对话框，按OK进入模型计算设置的操作界面。查看几何区域所在范围并Check检查网格，当下方出现done时便可确定网格划分没有问题。图1-12 网格检查结果 勾选Gavity，在y栏输入-9.8，表示在y轴乡下加上一个重力加速度。图1-13 Gavity界面单击mod
5、els，双击打开多相流multiphase模型，选择vof模型，设置相数为2, 单击OK。 图1-14 models界面 图1-15 multiphase模型界面双击viscous model设置湍流模型为 标准K-模型，单击OK。 图1-16 models界面 图1-17 viscous model单击materials，选中fluid，单击edit，在create/edit material对话框中单击fluent database，选择water-liquid，单击copy及close，在phase操作界面下选中phase-1-primary phase，单击edit按钮，进一步新的对话
6、框中将name设置为water，phase material选为water-liquid，单击OK。同样选中phase-2-primary phase，单击edit按钮，进一步新的对话框中将name设置为air，phase material选为air，单击OK。 图1-18 materials界面 图1-19 create/edit material界面图1-20 fluent database界面 图1-21 定义第一相为water 图1-22 定义第二相为air 在boundary conditions中选中 inlet，进口设置为速度进口，phase为mixture，编辑进口速度为1m/
7、s，湍流强度为1%，水力直径为0.05m，单击OK。 图1-23 boundary conditions界面 图1-24 velocity inlet 界面选中inlet，将phase改为air，设置multiphase中体积分数为0.4。图1-25设置inlet体积分数设置outlet1湍流强度为1%，水力直径为0.05。设置multiphase中体积分数为1。 图1-26 pressure outlet1 界面 图1-27设置outlet1体积分数同样设置outlet2湍流强度为1%，水力直径为0.05。设置multiphase中体积分数为0。 图1-28 pressure outlet2
8、 界面 图1-29 设置outlet2体积分数选中solution methods，单击scheme下拉菜单，选中piso模型，其他值默认。单击solution initialization，初始化方法选用standard initialization，compute from设置为all-zones，单击initialize。 图1-30 solution methods界面 图1-31 设置为all-zones方式初始化单击monitors，设置残差精度为默认值，单击OK图1-32 monitors界面在solution methods面板中，单击patch按钮，弹出patch对话框，在p
9、hase下拉菜单中选中air，在variable中选中volume fraction，在value中输入数值1，并在zones to patch中选中surface body，单击patch按钮。 图1-33 patch界面运行计算，设置run calculation，输入time step size为0.01s，迭代步数为300步，点击calculate计算。残差曲线如图。图1-34 残差曲线图点击graphics and animations，在graphics中选择contors，单击set up，弹出contours对话框，选择phase和filed，然后单击display即可得到3s
10、时的相图。图1-35 3s时的相图在contours对话框，选择pressure和filed，然后单击display即可得到3s时的压力云图。图1-36 3s时的压力云图在contours对话框，选择velodty和filed，然后单击display即可得到3s时的速度云图。图1-37 3s时的速度云图迭代步数为100步，点击calculate计算，得到4s时的残差曲线图：图1-38 4s时的残差曲线图点击graphics and animations，在graphics中选择contors，单击set up，弹出contours对话框，选择phase和filed，然后单击display即可得
11、到4s时的相图。图1-39 4s时的相图在contours对话框，选择pressure和filed，然后单击display即可得到4s时的压力云图。图1-40 4s时的压力云图在contours对话框，选择velodty和filed，然后单击display即可得到4s时的速度云图。图1-41 4s时的速度云图结论： 3s时的结果与4s时的结果有了明显的变化。4s时进口附近的液相趋于消失，且整个液相内的气泡数量有了明显的减少，说明卧式分离器中的气液两相分离工作进一步完成，且容器内压力正在降低。（二）弯管模型分析1.几何模型的建立画两条线，倒圆角并设定圆角半径为20，在Y-z面画直径为10mm的圆
12、，选择sweep，profile选yz面下的sketch2，path选xy面下的sketch1，单击generate，这样模型就建好了。图2-1 几何模型2.网格划分创建method，点击mesh-insert-method用扫描的方式创建：图2-2 mesh-insert-method界面在size界面划分圆面上的网格，采用四面体方式划分，并预览划分结果： 图2-3 size界面 图2-4 设置四面体方式划分方式图2-5 网格划分结果从图可看出划分结果的质量较好，故继续建立边界层，点击inflation并对边界面的命名，分别命名进口和出口以及壁面，最后update。图2-6 定义进口面图2-
13、7 定义出口面图2-8 定义壁面3. 模型计算设置及流场仿真打开setup进行计算，设置models：图2-9 velocity models界面进行materials设置：图2-10 materials和fluent database界面图2-11 create/edit material界面设置进口边界条件：图2-12 velocity inlet 界面设置出口边界条件：图2-13 pressure outlet界面进行初始化，然后运行计算，迭代步数为50步，点击calculate计算，残差曲线如图：图2-14 残差曲线图点击iso-surface，创建z零面，点击setup：图2-15 iso-surface界面压力云图为：图2-16 压力云图速度云图为：图2-17 速度云图湍流云图为：图2-18 湍流云图（三）心得体会通过使用ansys14.0中的fluent软件对卧式分离器气液两相分离模拟和弯管模型分析的训练，我初步的了解了fluent分析的基本过程，其中包括了使用DM对二维和三维模型的建立，使用Meshing对模型进行网格划分，然后运用二维或三维求解器计算，最终通过迭代得到相图，速度云图，压力云图等，基本了解了fluent软件使用的是大致流程，对以后所要进行的流场，压力场，速度场分析工作打下了基础。姓名：* 学号：16* 专业：机械工程 日期：2016年11月30日
