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1、一 寸 光 阴 不 可 轻 1 实体入水模拟过程 3.2.13.2.1 利用利用 GAMBITGAMBIT 建立计算模型建立计算模型 1）启动 GAMBIT，打开对话框如图 3.2.1 选择工作目录为 D:GAMBIT working。 图 3.2.1 2）首先建立等边三角形，单击 Geometry Vertex Create Real Vertex，在 Create Real Vertex 面板的 x、y、z 坐标输入（0,0,0） ，单击 Apply 按钮生成第一个点，按同样的方法 建立点（0.4,0,0） 。然后单击 Geometry Edge Create Straight Edge，
2、在 Create Straight Edge 面板中选择点 1 与点 2，连接这两点省成线段。如图 3.2.2 图 3.2.2 3）单击 Edge 面板中的 Move/Copy Edges 按钮，打开如图 3.2.3 的面板，选择线段 1，单击 copy 按钮，并选择 Operation 为 Rotate，在 Angle 栏输入 60，其他保持默认，单击 Apply 按钮。即旋转复制生成第二条线段。 一 寸 光 阴 不 可 轻 2 图 3.2.3 4）剩下的一条线段只需连接右侧两点即可，如图 3.2.4 所示。 图 3.2.4 5）创建三角形面。单击 Geometry Face Create
3、Face from Wireframe，在 Create Face from Wireframe 面板中利用 Shift+鼠标左键框选等边三角形的三条边，然后单击 Apply 按 钮创建面。 6）由于三角形面域的位置不对，所以还要对其位置进行调整。首先需将其旋转 210 度。单 击 Face 面板中的 Move/Copy Faces 按钮， 在 Move/Copy Faces 面板中， 选择面 1 （face.1） ， 单击 Move 并选择 Operation 为 Rotate，在 Angle 栏输入 210，其他保持默认，单击 Apply 按钮。其次，需要将三角形平移，在 Move/Cop
4、y Edges 面板中选择面 1（face.1） ，单击 Move 并选择 Operation 为 Translate，在 x 与 y 栏分别输入 3 和 8.4，单击 Apply 按钮完成平移 操作，此时的视图窗口如图 3.2.5 所示。 一 寸 光 阴 不 可 轻 3 图 3.2.5 7）建立矩形面域。单击 Geometry Face Create Real Rectangular Face，打开对话框 如图 3.2.6，在 Create Real Rectangular Face 面板的 Width 文本框和 Height 文板块中输 入数值10， 并选择Direction为+X+Y （
5、表示以坐标原点为矩形在左下角进行绘制） ， 单击Apply 按钮生成矩形面。 图 3.2.6 8）至此，还需要绘制包裹三角形的外围区域。点击 Geometry Face Move/Copy Faces 在 Move/Copy Faces 面板中选择三角形面，单击 Copy 按钮，并选择 Operation 为 Scale， 设置 Factor 为 1.5， 其余保持默认设置， 单击 Apply 按钮， 生成了一个放大的三角形面域， 然后将这个新生成的面域移动至合适位置，即在 Move/Copy Faces 面板中选择 face.3，单 击 Move 并选择 Operation 为 Transl
6、ate，在 x 与 y 栏分别输入-1.45 和-4.1，单击 Apply 按钮，此时的两个三角形位置如图 3.2.7 所示。 一 寸 光 阴 不 可 轻 4 图 3.2.7 9）对面域进行布尔运算操作。单击 Geometry Face Subtract Face，打开对话框如图 3.2.8，在第一行 Face 文本框中选取矩形面，第二行 Face 文本框中选择面 3,（放大的三角 形） ，并选择 Remain(保留面 3)，单击 Apply 按钮，完成布尔操作。 图 3.2.8 10）此时，大三角形的 3 条边都含有重合的边，可使用 Edge 面板中的 Connect Edges 按钮 重合
7、为一条。 11）将两三角形对应的顶点相连，单击 Geometry Edge Create Straight Edge，顶点 连接之后，单击 Geometry Face Create Face from Wireframe，将两三角形的空隙处 建立成三个梯形面域，如图 3.2.9 所示。 一 寸 光 阴 不 可 轻 5 图 3.2.9 12）到这一步，大小三角形面域都已经不再需要，单击 Geometry Face Delete Faces， 选择 face.1 和 face.3，单击 Apply 按钮删除，只保留 face.2、face.4、face.5、face.6。 3.1.23.1.2 计
8、算网格的划分计算网格的划分 1）首先对三个梯形面域 face.4、face.5、face.6 进行网格划分。单击 Mesh Edge Mesh Edges， 打开 Mesh Edges 面板， 如图 3.2.10， 在面板中选取大三角的三条边， 运用 Interval size 划分方法，并在左侧输入 0.05。 图 3.2.10 单击 Apply 按钮，生成 3.2.11 所示的线网格。 一 寸 光 阴 不 可 轻 6 图 3.2.11 2）然后对连接两个三角形的 3 条边进行划分，在 Mesh Edge 面板中相关操作，在 Edges 中 选择两三角形顶点的三条连线。选择完后设置 Rati
9、o 为 0.9，以 Interval count 的方式进 行划分，并在左侧输入 10，即划分为 10 个间隔，单击 Apply 按钮生成这三条边的线网格， 如图 3.2.12 所示。 图 3.2.12 3） 梯形面的线网格划分好后， 进行梯形面的面网格划分， 单击 Mesh Face Mesh Faces， 打开 Mesh Faces 面板，选中这三个面，运用 Quad 单元和 Map 方法对该面进行面网格划分， 其他保持默认值，单击 Apply 按钮即可，其生成的网格如图 3.2.13 所示。 一 寸 光 阴 不 可 轻 7 图 3.2.13 梯形面域的网格划分 4） 外围计算区域的网格划
10、分。 首先对矩形区域的四条边进行线网格划分， 单击 Mesh Edge Mesh Edges，在 Edges 中选取矩形的四条边，运用 Interval size 的划分方法，并在左侧输 入 0.1，单击 Apply 按钮，生成如图 3.2.14 所示的线网格。 图 3.2.14 5）单击 Mesh Face Mesh Faces ，在 Mesh Faces 面板中选取大矩形面，运用 Tri 单元 与 Pave 方法对该面进行面网格划分，其他设置保持默认，单击 Apply 按钮，生成的网格如 图 3.2.15 所示。 一 寸 光 阴 不 可 轻 8 图 3.2.15 3.3.2 2.3 .3
11、定义边界和区域定义边界和区域 1）单击 Zones Specify Boundary Types，在 Specify Boundary Types 面板中选择小 三角形的三条边定义为壁面条件（WALL） ，命名为 Dong-wall；选择矩形区域的左右和下边 界，类型为 WALL，命名为 w-w；矩形的上边界，类型为 PRESSURE_OUTLET，命名为 p-out。 如图 3.2.16 所示。 图 3.2.16 2） 划分静区域和动区域， 单击 Zones Specify Continuum Types， 在 Specify Continuum 一 寸 光 阴 不 可 轻 9 Types
12、面板中选择梯形面域 face.4、face.5、face.6， ，类型为 FLUID,命名为 dong；将外围 计算区域也定义为 FLUID,命名为 jing。如图 3.2.17 所示。 图 3.2.17 3） 执行File Export Mesh命令， 输出网格文件， 在文件名中输入shitiluoshui.mesh， 并选择 Export 2-D(X-Y)Mesh，确定输出的为二维模型网格文件。如图 3.2.18 所示。 图 3.2.15 输出二维网格文件 自此，在 GAMBIT 软件中，模型建立完毕，网格划分成功，边界定义之后，就可以生成 Fluent 软件进行仿真计算需要用的相关文件，
13、 为导入 Fluent 计算左做准备。 GAMBIT 中总共 生成五个文件：mesh 文件、jou 文件、lok 文件、trn 文件。 3.3 3.3 利用利用 FluentFluent 软件进行小球如水数值仿真计算软件进行小球如水数值仿真计算 求解计算的操作步骤如下： 1） 启动 Fluent 软件。双击 fluent6.3 图标，弹出 fluent version 对话框，选择 2d（二维 单精度）计算器，单击 Run 按钮启动软件。如图 3.3.1 所示。 一 寸 光 阴 不 可 轻 10 图 3.3.1 2）读入网格文件。执行 File Read Case命令，读入划分好的网格文件 s
14、hitiluoshui.msh，找到文件后，单击 OK 按钮确认 3）检查网格。执行 Grid Check 命令，网格读入后，一定要进行网格检查。 （注意最小体 积一定不能为负值） 4）网格比例设置。执行 Grid Scale命令，弹出 Scale Grid 对话框，由于在 GAMBIT 中是按照 m 为单位 1:1 建立的几何模型，所以不需要重新定义网格的尺寸，直接单击 Close 按钮关闭对话框即可。 5）选择计算模型，设置求解器。执行 Define Models Solver命令，弹出的 Solver 对话框，在 Time 中选择 Unsteady，其他保持默认值，单击 OK 按钮。 6
15、） 选择多相流模型。 执行 Define Models Multiphase.命令， 在弹出的 Multiphase Model 对话框中选择 VOF 模型，其他保持默认值。 7）定义流体材料性质。执行 Define Material 命令。从 Fluent6.3 自带的材料数据库中 调用 water-liquidh2o，顺序单击 Copy，Change/Create 和 Close 按钮，完成材料的 定义，如图 3.3.3 所示。 一 寸 光 阴 不 可 轻 11 图 3.3.3 材料设置对话框 8） 定义基本相和第二相。 执行 Define Phases命令， 在 Phase 列表框中选择 Phase-1， 定义为 air，并在 Name 文本框中输入 air 代替原来的 phase-1，选择 Phase-2，定义为 water-liquid，并在 Name 文本框中输入 water 代替原来的 phase-2，单击 OK 按钮。 9） 设置操作环境。 执行 Define Operating Conditions 命令， 打开 Operating Conditions 对话框， 如图 3.3.4 所示， 选中 Gravity， 指定重力方向为 Y 轴， 在 Ym/s2右侧输入-9.81， 即重力方向指向底部。同时选择 Specified Operatin
