ANSYS之三维自动体网格-弯管流动

ANSYS之三维自动体网格-弯管流动ANSYS之三维自动体网格生成—弯管流动实例问题描述：弯管流动是工程实际中常遇到的问题，弯管如图所示，管内流体为水，入口速度为10m/s，出口为自由流出口，弯管具体几何尺寸如图所示。一、创建几何模型（1）设定工作目录File→ChangeWorkingDirectory,选择文件存储目录（2）创建PointStep1：创建Point0，选择Geometry，如图所示，输入X=0，Y=0，Z=0，创建Point0Step2：创建Point1，选择Geometry，如图所示，输入DX=0，DY=0，DZ=500选择Point0为基准创建Point1Step3：采用相似的方法创建其余各点，其中创建不同点时的基准点和偏移量如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 所示待创建点基准点DXDYDZPoint2Point1-150001500Point3Point1300000Point4Point300-5000（3）创建Curve，如图所示，选择Geometry标签栏，创建CurveStep1：创建Curve1，右击模型树Model→Points，选择BlankPoints，再选择Point1，中键确定，此时Point1被隐藏。将鼠标置于主窗口Z轴坐标附近，当出现+Z时，单击中键，主窗口将显示Z轴视图。如图所示，勾选Radius复选框，输入半径为600,。单击选择圆心Point0，然后在其附近任意点两点，得到Curve1。Step2：创建Curve2，如图所示，依次选择Point0和Point1，中键确定。Step3：创建Curve3，在Method下拉列表中选择From3Points，单击依次选择Point1，Point2，Point3，中键确定。Step4：创建Curve4，与Step2的方法相同，连接Point3和Point4创建Curve。（4）创建Surface，选择Geometry标签，单击进入创建Surface的操作。Step1：创建弯管的侧面。如图所示，单击Curve2为Drivingcurve，单击选择Curve1为Drivencurve，中键确定，如下图所示。Step2：采用与Step1相同的方法，依次生成剩余圆柱的侧面。Step3：创建圆柱的入口端面，在Method下拉列表中选择FromCurves，单击选择Curve1，中键确定。Step4：采用与Step3相同的方法创建弯管的出口端面。（5）创建Part。右击模型树Model→Parts，选择CreatePartStep1：创建入口Part，在Part栏中输入IN，选择由Curve1围成的入口断面。Step2：采用Step1的方法，定义弯管侧面的Part名为WALL，定义出口端面的Part名为OUT。定义完成后观察几何体不同Part颜色的变化。（6）修改几何模型。因为在创建几何模型过程中使用了一些辅助的点、线、而且在生成面的过程中会生成多余的线，因此需要删除多余的点、线。Step1:删除所有的Point。单击Geometry标签，按键盘中的A键删除所有的Point。Step2:删除所有的Curve。单击Geometry标签中，按键盘中的A键删除所有的Curve。Step3:删除没有几何元素的空Part。如图所示，右击模型树Model→Parts→GEOM，选择Delete，在弹出的对话框中单击Delete按钮确认删除。Step4:创建几何模型的拓扑结构。选择Geometry栏中的，保持默认设置，单击Apply按钮创建表征几何必需的Point和Curve，创建结果如图所示，Surface的显示方式为WireFrame。Step5:创建Body。选择Geometry标签栏，在Part栏中输入名称BODY，勾选Entiremodel复选框，单击Apply按钮，根据整个模型的几何拓扑创建Body。二、定义网格参数（1）定义全局网格参数。在标签栏中选择Mesh，进入定义网格全局参数的操作。Step1:定义网格全局尺寸。如图所示，定义Scalefactor为1，定义Maxelement为400，勾选Display复选框，查看最大允许网格单元大小。其它选项保持默认设置，单击Apply按钮确定。Step2:定义体网格全局参数。如图所示，在MeshType下拉列表中选择Tetra/Mixed，在MeshMethod下拉列表中选择Robust（Octree），其余保持默认设置，单击Apply按钮确定。定义体网格的类型和生成方法。Step3:定义棱柱网格全局参数。如图所示，在Growlaw下拉列表中选择exponential，定义Initialheight=2，Heightratio=1.5，Numberoflayers=7，单击Apply按钮确定。（2）定义Part的网格尺寸。右击模型树Model→Parts，选择PartMeshSetup。在弹出的对话框中，定义WALL的最大允许网格单元尺寸为100，并且单击Prism，即在壁面附近生成边界层棱柱网格，单击Apply按钮确定，单击Dismiss按钮退出。（3）保存几何模型。File→Geometry→SaveGeometryAs,保存当前的几何模型为Pipe.tin。三、生成网格Step1:生成网格。选择标签中的Mesh，勾选CreatePrismLayers复选框，其余参数保持默认设置，单击Compute按钮生成网格。生成的网格如图所示，发现在近壁面处有很好的边界层网格。Step2:观察Y轴中面处的体网格。如图所示，右击模型树Model→Mesh，选择CutPlane→ManageCutPlane。在弹出的对话框中，在Method栏中选择bycoefficients,Ax=0,By=1,Bz=0,FractionValue=0.5，单击Apply按钮，勾选模型树Model→Mesh→Volumes，观察Y轴中面处的体网格。Step3:采用与Step2相似的方法观察Z轴中面处的体网格。Step4:检查网格质量。选择EditMesh标签栏，选择需要检查的网格类型TETRA_4（四面体网格单元）、TRI_3（三角形网格单元）、PENTA_6(三棱柱网格单元)。在Criterion下拉列表中选择Quality，单击Apply按钮。网格质量都大于0.3，满足计算要求。四、导出网格Step1:File→Mesh→SaveMeshAs，保存当前的网格文件为Pipe.uns。Step2:在标签栏中选择Output，单击选择FLUENT_V6作为求解器，单击Apply按钮确定，如图所示。Step3:在标签栏中选择Output，单击保存fbc和atr文件为默认名，在弹出的对话框中单击No按钮不保存当前项目文件，在随后弹出的窗口中选择Step1中保存的Pipe.uns。随后弹出下图所示对话框，在Griddimension栏中选择3D，即输出三维网格；可以在Outputfile栏内修改输出的路径和文件名，将文件名改为Pipe，单击Done按钮导出网格。导出完成后可在Outputfile栏内所示路径下找到Pipe.msh。五、弯管流动数值计算及后处理下面将通过具体的计算检验网格是否满足数值计算要求Step1:定义网格打开FLUENT，选择三维求解器File→Read→Case，选择生成的网格Pipe.mshGrid→Check，检查网格质量，注意MinimumVolume应大于0Grid→Scale，定义网格单位。在GridWasCreateedIn下拉列表中选择mm，单击Scale按钮。Step2:定义求解模型Define→Models→Solve，选择求解器，单击Apply按钮，选择默认的三维基于压力隐式稳态求解器。Define→Models→Viscous，选择湍流模型。因为雷诺数为8.0*105，因此选择常用的Standardk-epsilon湍流模型。Define→Materials，定义材料。在弹出的对话框中采用空气（air）的默认设置，单击Change/Create，单击Close按钮退出。Step3:定义边界条件Define→BoundaryConditions,定义边界条件，如下图所示①定义流体域材料。在Zone栏中选择Body，在Type栏中选择fluid，单击Set按钮查看材料是否为定义过的空气。②定义入口。在Zone栏中选择in，在Type栏中选择velocity-inlet边界条件。在弹出的对话框中，定义VelocityMagnitude=10m/s，TurbulentKineticEnergy=0.116021，TurbulentDissipationRate=0.077305，其余保持默认设置，单击OK按钮确定。③定义出口。在Zone栏中选择out，在Type栏中选择outflow。④定义壁面。在Zone栏中选择wall，在Type栏中选择wall，单击Set按钮。在弹出的对话框中保持默认设置，单击OK按钮确定。Step4:初始化和计算①定义求解器控制参数。Solve→Controls→Solution，在弹出的对话框中单击OK按钮，保持默认参数。②初始化流场。Solve→Initialize，在ComputeFrom栏中选择in，单击Init按钮初始化流场，单击Close按钮退出。③定义收敛条件。Solve→Monitors→Residual，勾选Options栏中的Plot，设定各个参数的收敛残差值为1e-4，单击OK按钮确定。④单击Solve→Interate,开始迭代计算。在NumberofIterations栏中输入500，开始迭代计算。大概迭代200步后结果收敛，下图所示为其残差变化情况，可以基本判断计算已经收敛。Step5:后处理①显示云图。首先定义显示切面，Surface→Iso→Surface,在SurfaceofConstant栏中选择Y-Coordinate，输入Iso-Values=0，在NewSurfaceName栏中指定创建切面的名称为y-mid，单击Create按钮创建切面。然后显示云图，Display→Contours，在Options栏中勾选Filled，在Contoursof栏中分别选择VelocityMagnitude、StaticPressure，在Surface栏中选择y-mid，显示切面处的速度标量和静压的云图，如下图所示。②显示迹线图。Display→Pathlines，在Style栏中选择line-arrows；单击StyleAttributes，定义SpacingFactor=20，Scale=0.2，单击OK按钮确定；定义Steps=500，PathSkip=20，在ReleaseFromSurface栏中选择in，其余保持默认设置，单击Display按钮，显示如下图所示的三维迹线图。③显示管内不同位置的速度矢量，观察二次流变化情况。首先定义如图所示中的虚线观察截面，定义方法与①中定义切面的方法相同，具体参数如表所示。Iso-Surfaced的定义SurfaceNameSurfaceofConstantIso-Valuesiso-1Grid/Z-Coordinate2.5iso-2Grid/Z-Coordinate5.0iso-3Grid/X-Coordinate-1.5Display→Vectors，定义Scale=10，在Surface栏中选择in、out、iso1、iso2和iso3。单击Display按钮显示矢量图。下图所示为整体显示结果和分别放大后的结果，其中2和3的左边为弯管内侧，4、5、6的右边为弯管内侧。速度矢量显示越靠近弯管处二次流越明显，远离弯管，二次流逐渐减弱。④显示上图所示位置处的速度分布。首先定义线，Surface→Line/Rake，定义x0=0,y0=-0.6，z0=0；x1=0，y1=0.6,z1=0,在NewSurfaceName栏中输入line-1，采用相同的方法定义其余的线，定义参数如下表所示。Line的定义Namex0y0z0x1y1z1Line-20-0.62.500.62.5Line-30-0.6500.65Line-4-1.5-0.66.5-1.50.66.5Line-5-3.0-0.65-3.00.65Line-6-3.0-0.62.5-3.00.62.5Line-7-3.0-0.60-3.00.60Plot→XYplot,勾选Options栏中的WritetoFile，在YAxisFunction栏中选择ZVelocity，在Surface栏中选择line-4，单击Write按钮，保存为line4。然后取消对Options栏中WritetoFile的勾选，在YAxisFunction栏中选择XVelocity，在Surface栏中选择除line-4外所有定义的线，在LoadFile栏中选择保存的line4，单击Plot按钮，显示结果如图。结果显示，3、4/5处的二次流现象比较明显。通过该图还可以发现生成的网格能够较好地捕捉壁面附近边界层的流动特征。