钢包精炼数值模拟教程.

1、安装步骤需要安装的软件：Exceed Gambit FluentExceed 是在 windows 环境下模拟unix 的软件Gambit 是 fluent 的前处理软件， 用来为 fluent 划分网格的而gambit 必须在 unix 环境下才可以运行（这主要是过去unix系统在并行计算有很强优势，从前的很多软件都是在装有unixFluent 安装顺序：首先安装 Exceed，再装 Gambit 和 Fluent（一定要按这个顺序，否则后面运行会出错）1. 安装之前，记得时间调整到 2005 年。2. 先装 exceed（安装文件在 X:Exceed.v9.0ExceedSET UP ），

2、再装 gambit ，最后装 fluent(X为虚拟光驱的盘符，注意，尽量安装到默认目录即件无法响应而不能启动)C 盘里面，以免互相冲突，或者因为软装 exceed 的路径为C:Exceed.v9.0 ExceedSetup.exe ，装完之后重启电脑。装 gambit 的路径为C:Gambit.v2.3.16Fluent.Gambit.v2.3.16gambit_install-ntx86-2.3.16装fluent的路径为C:Fluent 6.3Fluent_install-ntx86-6.3.26.exe3. 按照提示，复制许可证license 到 fluent 和 gambit 的目录

3、里。对于 gambit 是安装完之后gambit 安装文件中的许可证license.dat，大小为 15KB 复制到 gambit在 C 盘的安装目录 /License/ 目录里（路径为C: Fluent.Inclicense ）对 于fluent是 把 其 安 装 文 件 中 的 许 可 证license.dat ， 大 小 为 4KB复 制 到C:Fluent.Inclicenselicmsgs.dir里面4. 记 得 要 设 置 初 始 环 境 。 具 体 做 法 为 ： 对 于 Fluent ： 开 始 程 序 Fluent IncProducts fluent6.3.26 Set E

4、nvironment ；对于 Products Gambit2.3.16 Set Environment 。Gambit ：开始 程序 Fluent Inc5 所有路径最好使用英文名，不会出现问题。使用1 、首先用 GAMBIT构建目标物理模型及划分网格， 网格如图 4.1 所示网格数为 145920 个。2 、将网格文件导入 FLUENT6.3中的 3D求解器中求解。3、网格按比例缩放： 在 GAMBIT中，生成网格使用的单位是mm，而在 FLUENT中默认单位是Gridm，需要缩放，以保证其几何尺寸的有效性。scale （调整长度单位，使之符合网格尺寸）check检查网格是否有错误4、检查

5、网格质量：网格导入FLUENT后，对网格进行检查，以便确定是否可直接用于 CFD求解，若发现有错误存在，要对其进行相应的修改。Gridcheck 检查网格是否有错误5、设定求解器 :FLUENT 提供了分离式和耦合式两类求解器，分离式求解器主要用于不可压和微可压流动，而祸合式求解器用于高度可压流动，在计算模式方面， FLUENT允许用户指定是稳态的还是非稳态的，根据钢包喷吹体系的特点，计算流场时选择稳态的分离隐式求解器。Definemodelssolver 中选择默认确定计算模型： 钢包喷吹体系， 属于典型的两项流， 因此需要选择多相流模型和湍流模型，根据需要多相流模型选择Mixture （混

6、合 ) 模型。Viscous 选择湍流模型Multiphase 选择相的方式如多相流Energy 有能量方程的时候选择6、定义材料 :FLUENT在其材料数据库中己经提供了 air( 空气 ) 和 water( 水)的物理属性，直接选取即可。definematerials在 fluent database中还有许多的各种材料若所使用的材料在数据库中不存在的话， 可以自己建立先选择一种与你想要建立的材料状态对应的材料，在 materials 对话框的中选择这种材料： name 改成想要建立的材料名； chemical formula 改成建立材料的化学式；在对话框的下部改变各种物理参数。最后点击

7、 change/creat 建立材料。7、 definephase 选择每相的材料( 设 Phase-I 为水，Phase-2为空气，气泡直径设为 1 mm，两相间的作用力为曳力 ，曳力系数选择 Schiller and Naumann 模型，而升力和虚拟质量力可忽略，Phase-1 相 1phase-2 相 2Interaction两相之间的作用力8、设定运算环境 : 运算环境的选择包括参考压力的选择和重力设定两项，在FLUENT中压力都是相对压力值，即相对于运行的参考压力而言的，为了方便运算，设定参考压力为0，参考压力的位置为(0 ，0，0.38m)(即: 钢包模型开口) ，重力设定为(0

8、 ， 0，-9. 8 m/s2 )(根据模型的位置) 。Defineoperatingconditions9、设定边界条件：将模型底部喷孔设为速度入口边界，自由液面定义为对称边界，模型包壁和包底定义为静止的壁面边界，近壁区域选择标准壁面函数。defineboundary conditions其中 mixture可以设置湍流动能 k和湍动能耗散率Phase-2 中可以设置气流速度10、求解设置: 本文模拟中各变量的差分格式设置如下，、压力(Pressure)：Standard; 、 压 力 速 度 藕 合 (Pressure-velocityCoupling):SIMPLEC ；、动量 (Mom

9、entum) ：FirstOrder Upwind ；、湍流动能 ( Turbulence Kinetic Energy )：First Order Upwind；湍流耗散速率 ( Turbulence Dissipation Rate)： First Order Upwind；开始运算时松弛按因子先用默认值，以后视残差收敛情况而定。solvecontrolssolution 默认Monitorsresidual 中的 plot 选中11、设定初始条件： 选入口初始化， 用入口边界条件自动得出各场变量的初值计算，并用 Patch 补丁命令定义整个流场在初始时全为水。solveInitializ

10、e 定义初始条件phase 2 volume 为012、设置求解过程的监视参数( 收敛残差 ) ：各流动变量的收敛残差定义为不大于 10-3 ，并输出监视结果。iterate 开始计算待流场稳定以后， 混合过程的计算是通过加入示踪剂，然后计算其浓度分布来实现的，具体如下：13、在稳定的流场基础上，将稳态求解器选为非稳态求解。Definemodelssolver14、在计算模型中打开传输模型项，在传输模型中不选体积反应选项，定义Phase-1 为混合模板。Define下 models 中的 species 选择 transport&reaction15、材料属性选项中，在流体材料中选择任

11、何一种材料均可，再在Phase-1混合模板中定义为这种材料和水的混合物。16 、运算环境中，重力设定不变，参考压力变为 101325 Pa，参考位置不变。17、求解设置中，压力速度藕合(Pressure-velocity Coupling)选择 PISO其它差分格式不变， 关掉除传输项以外其它所有的项， 只计算混匀， 不再计算流场。18 、监视参数中，设定参差不大于 10-7 。19、用 Patch 补丁命令开始加入示踪迹， 具体操作为： 首先根据物理坐标找到具体加入位置的坐标点， 由于要在喷口的正上方加入， 所以，加入位置的坐标为 (0.33m) ；以这一坐标点为中心，定义一球体，半径为 0.05m，令该球体所包含的若干网格内示踪剂初始浓度为 1；将钢包模型内其它区域示踪剂初始浓度定义为 0。以此计算示踪剂在模型内混合的过程。Adaptregion选择其中的 sphere设置其中的各个参数如 三个坐标和球的直径Markadapt先 patch 液体中示踪剂的浓度为0 在 patch 球体中的示踪剂浓度为120、设定时间步长：非稳态计算必须要设定时间步长，Lunden 的研究结