学习软件的练习参考:《Mixing-WorkshopUGM2003》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——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;centeredz;2.圆柱体2:height-22;radius-25;positivez;3.圆柱体3:height-200;radius-15;positivez;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;rotateangle-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;centeredz;9.圆柱体5:height-400;radius-180;centeredz;10.圆柱体6:height-400;radius-150;centeredz;11.圆柱体7:height-400;radius-125;centeredz;12.圆柱体8:height-200;radius-125;centeredz;13.圆柱体9:height-150;radius-125;centeredz;14.圆柱体10:height-150;radius-112.5;centeredz;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,得到长方体8、9、10:copy-3;rotateangle-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平面,尺寸为:width-400,height-400,zxcentered;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框,框内的所有体就可以一次被选中)24.Mesh-face-linkfaces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intervalcount为2~4;然后以map的方式进行体划分,设定比如intervalsize为2~10,是否合适可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intervalcount-20左右;两段半圆弧边划分为intervalcount-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intervalsize为4~6;最后对包含上述半圆面的两个半圆体分别做cooper体划分,注意要分别划分,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edgemesh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做edge边划分,划分时intervalcount大约取2~4;然后对桨叶的所有面做map划分,划分时intervalsize大约取4~8;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SizingFunctions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equiangleskew<0.9,最好是equiangleskew<0.85;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,并记住划分的intervalcount,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.XcouldnotbemeshedwithaschemeofCooperbecausethepreviouslymeshededgesononeofthefacesisunacceptable.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edgemeshsummary来查询)34.划分外环体时,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Alogicalcubeformeshingwasnotabletobefound)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(BoundaryTypes):ƒ桨叶表面(Impellerfaces)——wall;ƒ轴的表面(Shaftfaces)——wall;(包括动区域和静区域内的轴段)→MovingZoneshaftandStationaryZoneshaftseparatezonesƒ10组交界面(movinginterfaceandstationaryinterface)——interface;ƒ筒体的底面和外圆柱面(Tanksidesandbottom)——walls;ƒ筒体的上表面(Tanktop)——symmetry;ƒ挡板(Baffles)——walls;•流体区域的类型(ContinuumTypes)ƒ动区域(MovingFluidZone)——Fluid;ƒ静区域(StationaryFluidZone)——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,changelengthunit,scale;define-unit,把角速度angluarvelocity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/operatingconditions/boundaryconditions;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-writedata;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fluentdatabasematerials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一下,看有多少单元;定义好里面的之后,再定义外面的;43.在initiate里选中patch;然后可以在display-contours里显示一下:species和massfractionofkcl;前面要定义物质kcl,这个定义要搞明白;