旋风分离器的建模及fluent模拟

1、gambit建模部分本次模拟为一旋风分离器，具体设置尺寸见建模过程，用空气作为材料模拟流场。为方便图形截取，开始先设置界面为白色窗体，依次点击“edit”，“defaults”，“graphics”，选择“windows_background_color”设置为“white”，点击modify。关闭对话框。1 利用gambit建立几何模型1. 双击打开gambit2.4.6，2. 先创建椭圆柱依次点击“operation”下的“geometry”创建体“volume”，点击“create real frustum”，输入数据基于z轴正方向创建“height 475；radius1 36.25；

2、radius3 95”，点击apply，生产椭圆柱体。如图1-1，图1-2。图1-2椭圆柱生成图图1-1椭圆柱设置对话框3. 创建圆柱体再次利用创建椭圆柱按钮，输入数据基于z轴正方向创建“height 285；radius1 95；radius3 95”，点击apply。移动刚刚创建的圆柱体，依次点击“geometry”，“volume”，点击“move/copy”，选择刚刚创建的圆柱体，点击“move>translate”，输入移动的数据“x=0，y=0，z=475”，并选择connected geometry，点击apply。如图1-3，1-4所示。 图1-5生成小圆柱体图1-4圆柱

3、体生成图图1-3圆柱体移动设置对话框 同样的方法创建小圆柱体，输入数据基于z轴正方向创建“height 150；radius1 32；radius3 32”，点击apply。同样的方式移动小圆柱体，点击“move>translate”，输入移动的数据“x=0，y=0，z=665”，不选择connected geometry，点击apply。如图1-5，图1-6，图1-7所示。图1-8实体图图1-7小圆柱体移动生成图 图1-6小圆柱体移动命令对话框 显示实体图，如图1-8。4. 将小圆柱体进行分割，分成上下两个圆柱面，点击“split volume”，选择被分割的圆柱体volume2，选择

4、下部组合体为分割体，点击“bidirectional和connected”，点击apply。删除volume3。如图1-9，图1-10所示。图1-10生成实体图图1-9实体分割命令对话框 5. 创建旋风分离器进风口，点击依次点击“geometry”，“volume”，“create real brick”，基于中心，输入数据“width 140 ，depth 38，height 95”，点击apply。如图1-11，图1-12所示。移动矩形风口，依次点击“geometry”，“volume”，“move/copy volumes”，选择“move>translate”，输入“x=70，y

5、=-76，z=712.5”，点击apply。如图1-13所示。将矩形与旋风分离器体使用布尔运算合为一体，依次点击“geometry”，“volume”，“unite real volume”。图1-13移动长方体图图1-12生成长方体图图1-11创建长方体命令对话框6. 创建分割圆柱体，基于z轴正方向，输入圆柱体尺寸 “height 1000，radius1 95，radius3 95”，点击apply。如图1-14所示。分割旋风分离器主体，点击“geometry”，“volume”，“split volume”，选择被分割体旋风分离器主体，选择分割体刚刚创建的大圆柱体，选择连接“connec

6、ted”，点击apply。则旋风分离器上部进风口与本体分成相连的两部分。图1-14创建分割体图图1-15创建分割面图图1-16分割命令对话框7. 创建矩形分割面。直接点击“geometry”，“face”，“create real rectangular face”，基于z轴正方向，输入矩形面尺寸“width 400，height 400”，点击apply。移动刚刚生成的面，点击“geometry”，“face”，“move/copy face”，选择“move>translate”，输入“x=0，y=0，z=665”，点击apply。如图1-15所示。利用刚刚生成的分割面分割旋风分离器

7、柱体上半部分。点击“geometry”，“volume”，“split volume”，选择被分割体，选择刚刚建立的分割面，点击apply。如图1-16。至此生成了几何模型。如图1-17所示。图1-17实体模型二划分实体网格1.划分进风口位置网格。依次单击operation下的“mesh”，“volume”，“mesh volume”，选择volume 1，选择元素“hex/wedge”，类型“cooper”，选择源面“face 18，face 19”，选择spacing 网格个数“interval count 20”。生成如图2-1所示。2. 划分出上部出风口柱体网格。在上面操作基础上，选择

8、volume 1，选择元素“hex/wedge”，类型“cooper”，选择源面“face 7，face 9”，选择spacing 网格个数“interval count 30”。生成如图2-1，图2-2所示。 图2-1划分网格对话框图2-2生成实体网格3.划分旋风分离器上部柱体网格。在以上操作基础上，选择volume 7，选择元素“hex/wedge”，类型“cooper”，选择源面“face 23，face 25”，选择spacing 网格个数“interval count 40”。生成如图2-3，图2-4所示。图2-3划分网格对话框图2-4生成实体网格图4. 划分旋风分离器下部圆柱柱体及

9、圆台网格。在以上操作基础上，选择volume 5，选择元素“hex/wedge”，类型“cooper”，选择源面“face 1，face 25，face11”，选择spacing 网格个数“interval count 40”。生成如图2-5，图2-6所示。图2-6生成实体网格图图2-5划分网格对话框 5.网格检查，依次点击“examine mesh”，“range”，“3delement”，滑动水平滚动条检查网格质量。三定义边界1.定义速度入口边界。依次单击“zone command button”，“specify boundary types”，选择“add”，输入name“veloci

10、ty_inlet.1”，选择速度入口，选择进口面，点击apply，成功定义速度入口面。如图3-1所示。2.定义出口边界。同样的方法，依次单击“zone command button”，“specify boundary types”，选择“add”，输入name“outflow.2”，选择outflow，选择出面，点击apply，成功定义出口面。如图3-2所示。3.定义交界面。同样的方法，定义位于旋风分离器内部小圆柱面的下圆面为interface面。如图3-3所示。保存文件，点击“file”，“save”。输出网格，点击“file”，“export”，“mesh”，不选择“export 2-d

11、(x-y)”，输入文件名“cyclone”，点击“accept”，则在默认保存位置生成一个cyclone.msh文件。至此完成gambit建模。 图3-3设置交界面对话框图3-2设置出口边界对话框图3-1设置入口边界对话框fluent模拟部分一 网格处理1. 双击打开fluent6.3.26。选择三维单精度求解器，单击“run”，打开操作界面。如图1-1。2. 读入网格，依次单击“file”，“read”，“case”，选择之前建立的cyclone.msh文件。3. 检查网格，依次点击“grid”，“check”，留意到最小网格为正，无负体积。如图1-2。图1-2网格检查部分内容图图1-1初始

12、打开界面4设置计算区域尺寸，依次单击“grid”，“scale”，选择“grid was created in”为“mm”，单击“scale”变换尺寸，完成计算域尺寸设置。再次检查网格，提示需要设置“interface”面。5.单击“display”，“grid”可以查看网格。二选择计算模型 1定义基本求解器。依次点击“define”，“models”，“solver”。保持原有默认设置，即如图2-1所示。图2-2定义湍流模型对话框图2-1定义slover求解器对话框2.湍流模型的选择。依次点击“define”，“models”，“viscous”。打开“viscous model”对话框，选

13、择“k-epsilon(2 eqn)”，在展开的“k-epsilon model”中选择“rng”，在“rng option”中选择旋流占优“swirl dominated flow”，其他保持默认。单击ok，关闭此对话框。相关设置如图2-2所示。三.定义流体物理属性假设工作流体为空气。依次点击“define”，“material”，保持默认设置不变。如图3-1所示。四.操作环境设置依次点击“define”，“operating conditions”，打开operating conditions对话框，不考虑重力影响，保持所有默认设置不变，单击ok，并关闭对话框。如图4-1所示。图4-1定义

14、环境量求解器对话框图3-1定义材料对话框五.定义边界条件依次点击“define”，“boundary conditions”，打开boundary conditions对话框。依次设置边界条件如下。设置速度入口velocity_inlet.1。点击边界velocity_inlet.1，单击“set”，弹出边界条件设置对话框。设置速度大小“velocity magnitude”为30，设置湍流强度和水力直径“intensity and hydraulic diameter”分别为10%，0.0543。其他边界条件保持默认。如图5-1所示。图6-1定义交界面对话框图5-1定义速度入口对话框 六.i

15、nterface交界面的设置 依次点击“define”，“grid interface”，打开grid interface对话框。在grid interface下面的文本框中输入所有设置的交界面的名称为“tempa”，然后在interface zone 1下面的列表中选择interface.3，同样在interface zone 2下面的列表中选择interface.4，单击create图标，即创建了一个名为tempa的交界面。如图6-1所示。七.求解设置1设置求解控制参数。依次点击“solve”，“controls”，“solution”打开求解器参数对话框，所有设置保持默认，单击ok，关闭

16、对话框。如图7-1所示。2初始化。依次点击“solve”，“initialize”，“initialize”，打开对话框，完成初始化操作。3打开残差图。依次点击“solve”，“monitors”，“residual”，打开对话框，选中“plot”，重新设置残差收敛标准为1e-6，点击ok，关闭对话框。如图7-2所示。 图7-2残差监视器对话框图7-1求解控制参数对话框 4保存文件。依次点击“file”，“write”，“case and date”。5进行迭代计算。设置迭代步数4000次。在计算到1755步时，对话框显示迭代收敛。如图7-3，图7-4所示。图7-4残差监视图线图7-3设置迭代

17、对话框八计算结果的处理1做三个截面作为后处理的截面。依次点击“surface”，“iso surface”，打开如图8-1对话框。在“surface of constant”中选择grid，选择“x-coordinate”，设置“iso-values”值为0，输入“new surface name”为“x=0”。创建一个名为“x=0”的平面。图8-1创建截面对话框同样的方式设置基于z轴的两个截面。在“surface of constant”中选择grid，选择“z-coordinate”，设置“iso-values”值为0.645，输入“new surface name”为“z=645”。创建

18、一个名为“z=645”的平面。在“surface of constant”中选择grid，选择“z-coordinate”，设置“iso-values”值为0.36，输入“new surface name”为“z=360”。创建一个名为“z=360”的平面。2显示三个截面的矢量图。依次点击“display”，“vectors”。保持其他“vectors of”下的velocity选择不变，在color by下面的列表中分别选择“velocity”和“tangential velocity”，选择surfaces下的x=0平面，scale输入5，点击display，调整视图，点击“display”，“views”，选择左视图“left”显示平面上的速度矢量分布图。如图8-2，图8-3所示。图8-2设置显示矢量图对话框图8-3生成矢量图对话框同样的方法查看z平面的速度矢量示意图，将“display”，“view”视图设置为top。如图8-4为z=645截面矢量示意图，如图8-5为z=360截面矢量示意图。图8-4 z=645截面矢量图图8-5 z=360截面矢量图3查看压力图。依次点击“display”，“contours”，选择“contours of”“pressure下的“static