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1、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、分块处理Gambit中的设置：建立几何模型一一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; ra
2、dius-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，得到长方体 2、3、4、5、6： copy-5; rotate angle-60;7. 合并上面的所有体，得到轴和桨的几何模型；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; rad
3、ius-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; radius-112.5; 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；
4、 17. 复制长方体 7，得到长方体 8、9、10： copy-3; rotate angle-90;18. Split 长方体 7、8、9、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，得到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，最后得到 8个几何体；然后删除多余出来的几何体，方法是在delete按钮中依次显示各个几何体， 把多余的轴和桨叶部分几何体给删除了；21. 创建两个正交垂直的
5、平面，尺寸为：width-400, height-400, zx centered；利用这两个平 面切割split代表最外面筒体的这个几何体，进行4等分；对剩余的（除了包含桨叶部分 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，再进行一次文件保存的操作；对上述8个几何体准备并实施网格划分23. 先把动区域部分（包含4 个体：上体，中间环体，中间包含轴和桨叶的体，下体）复制 并平移出来，再把原来位置上的这一块删除掉，然后再连接一次所有的几何面，保存文 件；（在Gambit中一次选中这部分的所有体的方法是：从右下角向左上角画一个矩形
6、框， 框内的所有体就可以一次被选中）24. Mesh-face-link faces 操作，注意两者的面和节点要互相对应起来，并做一下尝试，检查 是否对其中一个进行面网格划分，相应的面是否同时也进行同样的网格划分工作；25. 现在开始进行网格划分；先划分动区域部分，即平移到外面来的这4个体；顺序是先划 分中间环体，其次划分上体、下体，最后划分中间包含轴和桨叶的几何体；（这时可以 把静区域部分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24；然后 以map的方式进行体划分，设定比如interval size为210，是否合适可
7、以利用网格单元 检查来判断，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，这里的边长（除了中间环体的横截 面的边长之外的长度）为125-12.5*2=100,所以，直线边划分为interval count-20左右； 两段半圆弧边划分为 interval count-710 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；然后依次对包含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46；最后对包含上述半圆面 的两个半圆体分别做 cooper 体划分，注
8、意要分别划分，因为 cooper 这种体网格划分方 式要求指定源面，不分别划分的话，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包含这 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还是偶数的问题，这个可以事先检查一下半圆弧边的划分份数是奇 数还是偶数，若其为偶，则两条直边和一条半圆弧边的划分份数也要为偶数；否则同为 奇数。最简单的方法就是，报错一次，在原有的基础上对划分的份数进行加减1 处理）29. 划分包含轴和桨叶的这个几何体时，先对桨叶横截面厚度方向的所有短边
9、做 edge 边划 分，划分时 interval count 大约取 24；然后对桨叶的所有面做 map 划分，划分时 interval size大约取48；最后进行体划分，比较简单的方法就是直接用Tgrid方式划分，或者还 可以利用 Sizing Functions 对网格进行优化；接下来要对该部分的网格划分工作做一下检查，检查的指标为：尖角倾斜度equiangle skewv0.9，最好是 equiangle skewv0.85；30. 以上是对动区域部分的网格划分，接下来是对静区域部分的网格划分，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，
10、并记住划分的interval count，以便以 后划分内环体时使用;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 的方式的划分构成上体的这两个半圆柱体 （cooper 方式划分体时，要求先 划分面，一般采用 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，方法与上述一致；但要注意划分面时，应该划分这两个几何体的 上表面，也即和动区域交界部分的那两个表面,否则用cooper方式划分体时老是报错为： volume.X could not be meshed with a
11、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；再划分圆弧部分（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，只有这样，才可以用 map 的方式划分体 （如果忘记了里面的半圆弧的划分 份数，可以利用 edge mesh summary 来查询）34. 划分外
12、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控制划分 的层数，最后用 submap 的方式划分体 （不知道为什么不能用 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之后，进行边界条件的定义；边界条件的类型（Boundary Types）：f轴的表面(Shaft faces)wall；(包括动区域和静区域内的轴段)f Moving Zone shaft and Station
13、ary Zone shaft separate zonesf 10 组交界面( moving interface and stationary interface)interface；f 筒体的底面和外圆柱面(Tank sides and bottom)walls；f 筒体的上表面(Tank top)symmetry；f 挡板( Baffles )walls；流体区域的类型(Continuum Types)f 动区域(Moving Fluid Zone)Fluid；f 静区域( Stationary Fluid Zone)Fluid；35. 把动区域部分平移回静区域里，合二为一，保存文件，输出
14、网格文件；Fluent中的设置：36. 先是基本设置，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，因为采用MRF法，所以时间项采用稳态；38. Define-models-viscous(turbulence),选中 k-e 项，壁面函数选中；39. Define-materials/operating
15、conditions/boundary conditions； 这里的重点是设置边界条件图 1. 在动区域里对桨叶的设置图 2. 在动区域里对轴的设置图 3. 在静区域里对轴的设置图 4. 对动区域里的流体的设置图 5. 对静区域里的流体的设置40. 如何设置导出初始值？先用 MRF 方法计算稳态的流动场，把计算得到的结果作为下一 步采用 SG 方法的初始值，操作为 file-interpolate-write data;41. 如何设置示踪剂？先激活物质输运面板 define-models-species-transport&reaction;然后再定义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时可以重命名为kcl;注意组分多的在下面，故水在下面；42. Adapt-region，选中 sphere，定义 x、y、z； values 取一个合适的值，然后 mark 下，看 有多少单元；
