ansys-fluent中的气穴算例之中文版

21.3.问题描述这个问题是考虑由于孔边缘变化剧烈而形成的气穴。流动是压力流，入口压力5*105Pa，出口压力9.5*104Pa，孔的直径为4mm，D/d=2.88，L/r=8，D为入口直径，r为孔径，L为孔长。具体结构如图所示。21.4.1.预备下载cavitation.zip，解压cavitation.zip.获得cav.msh.2D模式打开FLUENT，选择DoublePrecision.（多相流一般推荐DoublePrecision）21.4.2.Step1:网格读取网格文件cav.msh.File》Read》Mesh...21.4.3.Step2:GeneralSettings普通设置1、Checkthemesh.检查网格选择窗口左面的General，在General中的mesh窗口中选择check。以保证最小体积为正值。2、Checkthemeshscale.检查网格的尺寸在General中的mesh窗口中选择scale。保持默认设置关闭ScaleMesh窗口Examinethemesh(Figure21.2).Figure21.2TheMeshintheOrifice利用轴对称建立了一半的问题模型，四边网格朝向孔口方向逐渐细化，在孔内，网格的比率为1。在计算结束以后，可以沿对称轴对称显示结果。由于气泡较小，流速很快,重力忽略不计，完全轴对称.否则的话，你就要建立一个3D模型了。4、Specifyanaxisymmetricmodel.设定轴对称模型在General中的solver窗口中的Type选项中保持Pressure-Based（多相流必须选择pressure-based求解器）；在2DSpace选项中，选择Axisymmetric。注意：严谨的瞬态计算要准确的模拟气泡形成、发展、由喷嘴喷进以及破灭的不规则周期。在这个练习，我们进行的是稳态的计算来仿真时间平均流中气泡在分离区域的出现。21.4.4.Step3:Models设置模型在fluent窗口左侧选择Models1、Enablethemultiphasemixturemodel.设置多向混合流Models》Multiphase》Edit...A、在Model选项中选择Mixture.“MultiphaseModel”窗口出现.B、把MultiphaseModel”窗口中MixtureParameters的SlipVelocity前的对号出去.这里不选用SlipVelocity。因为在这个练习中涡流强烈不会有大的气泡产生，所以重力不重要，因此这里没有必要选择slipvelocity.C、单击OK关闭MultiphaseModel窗口2、Enablethestandardk-εturbulencemodelwithstandardwallfunctions.选择标准的k-ε涡流模型。Models》Viscous》Edit...A、在Model选项中选择k-epsilonB、在k-epsilonModel选项中选择Realizable.C、在Near-WallTreatment选项中保持默认选项的StandardWallFunctions.D、单击OK关闭ViscousModel窗口。21.4.5.Step4:Materials材料选择窗口左边的Materials1、给主相添加材料Materials》Fluid》Create/Edit...A、在Name输入water。B、在Density输入1000C、在Viscosity输入0.001.D、单击Change/Create.出现Question窗口为你是否覆盖air.单击Yes.2、Copywatervaporfromthematerialsdatabaseandmodifyitsproperties.从材料库复制水蒸气，并修改相应属性。Materials》Fluid》Create/Edit...A、单击FLUENTDatabase...按钮，打开FLUENTDatabaseMaterials窗口。a、FLUENTFluidMaterials选项列表中选择water-vapor(h2o).滑动滑条就可以找到water-vapor(h2o).b、单击Copy使watervapor进入模型.c、关闭FLUENTDatabaseMaterials窗口.B、Density中输入0.02558C、Viscosity中输入1.26e-06.D、单击Change/Create，然后单击close关闭Create/EditMaterials窗口.21.4.6.Step5:Phases相单击窗口左边的Phases1、Specifyliquidwaterastheprimaryphase.指定水为主相Phases》phase-1》Edit...A、在Name输入liquid.B、在PhaseMaterial下拉列表中保持默认设置为water.C、单击OK关闭PrimaryPhase窗口.2、Specifywatervaporasthesecondaryphase.指定水蒸气为第二相Phases》phase-2》Edit...A、在Name输入vapor.B、在PhaseMaterial下拉列表中选择water-vapor.C、单击OK关闭SecondaryPhase窗口.3、Enablethecavitationmodel.设置气穴模型Phases》Interaction...（1）单击Mass标签.设置NumberofMassTransferMechanisms为1.确定MassTransfer选项中FromPhase下拉菜单中liquid被选中、在ToPhase下拉菜单中vapor被选中.在Mechanism下拉菜单中选中cavitation.此时CavitationModel窗口出现.保持默认设置，尤其是保持VaporizationPressure为3540.注意汽化压力是与工作液体的温度有关.这里水的汽化压力对应的温度是300K。.单击OK关闭CavitationModel窗口.单击OK关闭PhaseInteraction窗口.21.4.7.Step6:BoundaryConditions边界条件在窗口左边选中BoundaryConditions对于多相流而言，要指定各相以及混合物的边界条件。在这个练习中，只要在进出口指定混合物和第二相的边界条件就可以。压力出口是downstreamboundary顺流边界。与pressureinlets相反.1、Settheboundaryconditionsatinlet_1forthemixture.设置inlet_1处混合物的边界条件BoundaryConditions》inlet_1》Edit...（1）在TotalGaugePressure（总压）设置为500000；在Supersonic/InitialGaugePressure（初始化压力）设置为449000。如果选择压力入口初始条件进行计算（pressure-inletconditions），Supersonic/InitialGaugePressure将与总压力（驻点压力stagnationpressure、TotalGaugePressure）联合在一起去计算初始值，在可压缩流动时根据等熵关系进行计算，在不可压缩流动时，是根据白努力方程进行计算。否则，在不可压缩流动计算中，Supersonic/InitialGaugePressure输入会被Fluent忽略不计。在这个问题中，速度将根据这两个值的不同进行初始化。（2）在DirectionSpecificationMethod下拉菜单保持默认选择NormaltoBoundary（3）在Turbulence选框中的SpecificationMethod下拉菜单中保持默认选择KandEpsilon（4）在TurbulentKineticEnergy输入0.02.（5）在TurbulentDissipationRate项保持1（6）单击OK关闭PressureInlet对话框.2、在inlet-1为第二项设置边界条件BoundaryConditions》inlet_1（1）在Phase下拉菜单中选择vapor.（2）单击Edit...打开PressureInlet对话框.（3）单击Multiphase标签保持VolumeFraction默认值为0.（4）单击OK关闭PressureInlet对话框.3、将inlet_1处的边界条件复制到inlet_2.BoundaryConditions》inlet_1（1）在Phase下拉菜单中选择mixture.（2）单击Copy...打开CopyConditions对话框.1）从FromBoundaryZone选择菜单中选择inlet_1.2）从ToBoundaryZones选择菜单中选择inlet_2.3）单击Copy.一个Warning对话框将打开，询问你是否将inlet_1边界条件复制到inlet_2.单击OK.4）关闭CopyConditions对话框.4、对outlet设置混合物的边界条件.BoundaryConditions》outlet》Edit...（1）在GaugePressure输入95000（2）在Turbulence分组框中的SpecificationMethod下拉菜单保持默认选项KandEpsilon.（3）BackflowTurbulentKineticEnergy输入0.02.（4）在BackflowTurbulentDissipationRate保持默认1.（5）单击OK关闭PressureOutlet对话框.5、在outlet设置第二相的边界条件.BoundaryConditions》outlet（1）在Phase下拉菜单选择vapor.（2）单击Edit...toopenthePressureOutlet对话框.1）单击Multiphase标签保持VolumeFraction为0.2）单击OK关闭PressureOutlet对话框.21.4.8.Step7:OperatingConditions操作条件选择BoundaryConditions1.设置operatingpressure.BoundaryConditions》OperatingConditions...a.在OperatingPressure输入0.b.单击OK关闭OperatingConditions对话框.21.4.9.Step8:Solution解答1、设置solution参数.选择SolutionMethods（1）Pressure-VelocityCoupling分组框中的theScheme的下拉菜单选择Coupled.（2）SpatialDiscretization分组框中的Pressure的下拉菜单选择PRESTO!.（3）Momentum、VolumeFraction、TurbulentKineticEnergy、TurbulentDissipationRate设置QUICK2、设置solutioncontrols.选择SolutionControls（1）VaporizationMass设置0.5.（2）VolumeFraction设置0.95.注意:对于高压降或者大流气比率的复杂算例而言，under-relaxationfactors要降低到0.1-0.2之间。VaporizationMass推荐为0.1，under-relaxationfactor可以设置为0.001到1.3、设置残差绘图.Monitors》Residuals》Edit...（1）在Option分组框中确保Plot被选择.（2）continuity设置为1e-07；设置x-velocity,y-velocity,k,andepsilon为1e-05.降低此值会提高计算准确度（3）单击OK关闭ResidualMonitors对话框