旋风分离器的建模及fluent模拟

1、Gambit建模局部本次模拟为一旋风别离器，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. 双击翻开Gambit，2. 先创立椭圆柱依次点击“Operation下的“Geometry创立体“Volume，点击“Create Real Frustum，输入数据基于Z轴正方向创立“height 475；radius1 36.25；radius3 95，点击A

2、pply，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. 创立圆柱体再次利用创立椭圆柱按钮，输入数据基于Z轴正方向创立“height 285；radius1 95；radius3 95，点击Apply。移动刚刚创立的圆柱体，依次点击“Geometry，“Volume，点击“Move/copy，选择刚刚创立的圆柱体，点击“MoveTranslate，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圆柱体生成图图1-3圆柱体移动设置对话框 同样的方法创

3、立小圆柱体，输入数据基于Z轴正方向创立“height 150；radius1 32；radius3 32，点击Apply。同样的方式移动小圆柱体，点击“MoveTranslate，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，选择下部组合体为分割体，点击“Bidirectional和connec

4、ted，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. 创立旋风别离器进风口，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“MoveTranslate，输入“X=70，Y=-76，Z=712.5，点击Apply。如图1-13所示。将矩形与旋风别离器体使用布尔运算

5、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创立长方体命令对话框6. 创立分割圆柱体，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。分割旋风别离器主体，点击“Geometry，“Volume，“Split Volume，选择被分割体旋风别离器主体，选择分割体刚刚创立的大圆柱体，选择连接“connected，点击Apply。那么旋风别离器上部进风口与本体分成相连的两局部。图1-14创立分割体图图1-15创立

6、分割面图图1-16分割命令对话框7. 创立矩形分割面。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“MoveTranslate，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别离器柱体上半局部。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。

7、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。在上面操作根底上，选择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

8、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.划分旋风别离器上部柱体网格。在以上操作根底上，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. 划分旋风别离器下部圆柱柱体及圆台网格。在以上操作根底上，选择Volume 5，选择元素“Hex/Wedge，类型“Cooper，选择源面“Face 1，Face 25，Face11，选择Spacin

9、g 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“velocity_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，“Spec

10、ify 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，定义位于旋风别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(X-Y)，输入文件名“cyclone，点击“Accept，那么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

11、界对话框Fluent模拟局部一 网格处理1. 双击翻开。选择三维单精度求解器，单击“Run，翻开操作界面。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网格检查局部内容图图1-1初始翻开界面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

12、以查看网格。二选择计算模型 1定义根本求解器。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。翻开“Viscous Model对话框，选择“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

13、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，翻开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，翻开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

14、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.Interface交界面的设置 依次点击“Define，“Grid Interface，翻开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Interf

15、ace Zone 2下面的列表中选择interface.4，单击Create图标，即创立了一个名为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翻开求解器参数对话框，所有设置保持默认，单击OK，关闭对话框。如图7-1所示。2初始化。依次点击“Solve，“Initialize，“Initialize，翻开对话框，完成初始化操作。3翻开残差图。依次点击“Solve，“Monitors，“Residual，翻开对话框，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

16、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，翻开如图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。创立一个名为“X=0的平面。图8-1创立

17、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。创立一个名为“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。创立一个名为“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

18、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 Pressu