首页/文章/ 详情

利用ANSYS Fluent中的LES求解管道中的流动问题

精品
作者优秀平台推荐
详细信息
文章亮点
作者优秀
优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家
平台推荐
内容稀缺
6月前浏览11510

本文摘要(由AI生成):

本文介绍了使用ANSYS Fluent中的LES求解管道中流动问题的方法。与RANS相比,LES需要更精细的网格和更小的时间步长,计算成本更高。首先,在ICEM CFD中生成计算网格,包括创建3D bounding block、关联edge、进行O型切分、沿轴向指定网格节点数量、指定edge上节点数量等。然后,定义几何周期条件、定义Block的周期性、转换网格并输出。接下来,进行LES设置,包括稳态RANS计算参数、激活Large Eddy Simulation、估算时间步长等。最后,设置时间步长及时间步数开始计算。需要注意的是,确保在每一步中,残差下降2个数量级,并在2-3个流动时间内达到统计上的稳定状态。在达到统计稳定状态之前,不要收集任何不稳定的统计数据。


本文演示利用ANSYS Fluent中的LES求解管道中的流动问题。

与RANS相比,LES模拟需要更精细的网格及更小的时间步长,其计算成本远远高于RANS。

1 问题描述

本案例计算的几何模型较为简单,为一个长2.5 m,直径0.2 m的管道。

image.png

2 网格设计

在ICEM CFD中生成计算网格。

  • 创建3D bounding block,并关联edge

  • 进行O型切分

  • 沿轴向指定网格节点数量320

  • 指定edge上节点数量为55

  • 指定edge上节点数量为55

  • 壁面法向方向网格尺寸指定,如下图所示

  • 定义几何周期条件

  • 定义Block的周期性

  • 转换网格并输出,网格数量500多万

3 Fluent设置

LES需要在瞬态下计算,为节省计算时间,可以先计算稳态RANS。

稳态RANS计算参数:

  • Steady计算

  • SST k-omega湍流模型

  • 介质:air

  • 利用命令/mesh/modify-zones/make-periodic创建周期边界

  • 如下图所示指定周期压力梯度为100 pa/m

  • 其他采用常规设置

RANS计算完毕后中切面速度分布如图所示。

  • 计算完毕后在TUI窗框输入命令solve/initialize/init-turb-vel-fluctuations给速度添加脉动

  • 如下图所示激活Large Eddy Simulation

  • 估算时间步长

确保CFL数小于1。CFL数通过下式进行计算

控制CFL数约为0.5,由前面计算得到主流区速度U=22.4 m/s,网格尺寸Δx=1e-4m,可估算出时间步长为4.48e-5 s。

  • 设置时间步长及时间步数开始计算

注:这个计算量以天为单位。

需要注意:

  • 确保在每一步中,你的残差下降2个数量级。

  • 可以在2-3个流动时间(FTT)内达到统计上的稳定状态,1个FTT被定义为一个颗粒穿越整个区域所花费的时间(本案例约为2.5/22.4=0.1117 s)。在达到统计稳定状态之前,不要收集任何不稳定的统计数据。

  • 达到统计收敛后,可以切换采样时间间隔和非稳态数据采集。同时可以监测CFL数值,绘制湍流演化的q准则。

计算结果类似下面这张。

image.png

ICEM CFDFluent流体基础湍流
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2019-12-30
最近编辑:6月前
CFD之道
博士 | 教师 探讨CFD职场生活,闲谈CFD里外
获赞 2542粉丝 11071文章 716课程 27
点赞
收藏
作者推荐

免费 5.0
未登录
3条评论
杨前锋
签名征集中
2年前
老师,请问几何周期性条件的作用是?
回复
Z
签名征集中
4年前
老师你好,关于管道弯头流体场冲蚀仿真,具体应该怎么做 第一次学习fluent无从下手,有什么具体操作步骤吗
回复
高飞
签名征集中
4年前
回复
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈