流体demo染料扩散分析

算例来源：自编算例制作：李丹-武汉大学算例校核：关键词：污染物扩散，顶盖驱动流动

染料扩散分析目录摘要染料扩散模型前处理求解设置后处理结论染料扩散是一种常见的现象，在各行业中均有相关的问题。本算例以环境水力学中污染物扩散过程作为模拟对象，通过结合顶盖驱动流动和污染物扩散过程来展示Fluent对染料扩散问题的模拟过程。一、摘要目录摘要染料扩散模型前处理求解设置后处理结论图1是染料扩散模型示意图。模型为正方形，边长20cm。二、染料扩散模型介绍图

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染料扩散模型二维示意图目录摘要染料扩散模型前处理求解设置后处理结论三、前处理在DesignModeler中建立模型，然后在AnsysMeshing中划分网格。模型边界命名和类型如图2所示。图

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边界设置和边界类型三、前处理模型网格划分如图3所示。图

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网格划分图目录摘要染料扩散模型前处理求解设置后处理结论四、求解设置启动Fulent，将Dimension设置为2D，如图5所示。图

5Fluent启动设置4.1启动Fluent四、求解设置在DesignModeler中建模时默认采用m作为单位。为了进一步确保模型尺寸设置正确，建议打开scale来检查模型尺寸设置是否正确。如果不正确，通过设置缩放因子来设置。网格缩放设置如图5所示。图5网格缩放设置4.2网格缩放四、求解设置图

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求解器设置4.3求解器设置将SolverType设置为Pressure-Based，SolverTime设置为Transient，并勾选Gravity，x方向重力加速度为0，y方向重力加速度为-9.81m/s2。如图6所示。四、求解设置图

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紊流模型设置4.4紊流模型设置打开模型树中的【Model】→【Viscous】选择Laminar模型，其余保持默认，设置如图7所示。四、求解设置图

8UDS设置4.5UDS设置双击模型树中的【Parameters&Customization】→【UserDefinedScalars】，NumberofUser-DefinedScalars设置为1，其他设置保持默认。如图8所示。四、求解设置双击模型树中的【Materials】，在弹出的对话框右侧选择【Fluentdatabase】，在FluentDatabaseMaterials对话框中找到water-liquid项，单击下方copy选项。设置如图9所示。图9

添加材料设置4.6添加材料四、求解设置双击Materials中water-liquid，设置UDSDiffusivity为defined-per-uds，然后单击Edit，如图10所示。然后在弹出对话框中设置Coefficient为constant，值设置为0.01。如图11所示。图10

扩散系数指定方法设置4.6添加材料图11扩散系数设置四、求解设置side边界条件设置双击【BoundaryConditions】，编辑【Zone】中的side，所有选项保持默认。如图12所示。图

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side边界条件设置一4.7

边界条件设置四、求解设置side边界条件设置UDS选项卡中User-DefinedScalarBoundaryCondition的UserScalar0设置为SpecifiedValue，User-DefinedScalarBoundaryValue的UserScalar0设置为0。如图13所示。4.7

边界条件设置图

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side边界条件设置二四、求解设置4.7

边界条件设置2.Top边界条件设置双击【BoundaryConditions】，编辑【Zone】中的top。Momentum选项卡中WallMotion选择MovingWall，Motion中选择RelativetoAdjacentCellZone和Translational，Speed设置为0.05，其他设置保持默认。如图14所示。图14top边界条件设置一四、求解设置4.7

边界条件设置2.Top边界条件设置UDS选项卡中User-DefinedScalarBoundaryCondition的UserScalar0设置为SpecifiedValue，User-DefinedScalarBoundaryValue的UserScalar0设置为0。如图15所示。图15top边界条件设置二四、求解设置图

16求解方法设置4.8

求解方法设置打开模型树中【Solution】→【Methods】，所有选项保持默认。如图16所示。四、求解设置打开模型树中【Solution】→【Controls】，选项保持默认。如图17所示。图

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求解控制设置4.8

求解方法设置四、求解设置双击【Initialization】，单击Initialize。如图18所示。图

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初始化设置4.9

流场初始化四、求解设置单击SettingUpDomain工具栏选项卡中Adapt选项卡中的Mark/AdaptCells，在下拉菜单中选择Region。首先设置XMin为0.075，XMax为0.125，YMin为0.075，YMax为0.125，单击Mark。如图19所示。图

19Adapt设置4.9

流场初始化四、求解设置双击【Initialization】，单击Patch。Variable选择UserScalar0，RegisterstoPatch中选中hexahedron-r0，然后将Value改为10，单击Patch。如图20所示。图

20Patch设置4.9

流场初始化四、求解设置打开【CalculationActivities】→【Autosave】，设置SaveDataFileEvery（TimeSteps）为10，设置AppendFileNamewith为flow-time，设置DecimalPlacesinFileName为1。如图21所示。图21

自动保存设置4.10

计算自动保存设置四、求解设置双击RunCalculation，设置TimeStepSize为0.01，NumberofTimeSteps为2500，其他选项保持默认。如图22所示。图22求解设置4.11求解目录摘要染料扩散模型前处理求解设置后处理结论五、后处理图

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残差曲线5.1迭代残差曲线五、后处理图

24Scalar-0的contour设置5.3云图显示1.Scalar-0分布云图双击左侧树Results下的Contour，创建云图，Contourof选择UserDefinedScalars的Scalar-0，Options中勾选Filled，单击Save/Display，如图24所示。t=0s,1s,3s,10s,25s时刻的Scalar-0的云图如图25~图29所示。五、后处理图

25t=0s时Scalar-0的contour显示图5.3云图显示五、后处理图

26t=1s时Scalar-0的contour显示图5.3云图显示五、后处理图

27t=0s时Scalar-0的contour显示图5.3云图显示五、后处理图

28t=10s时Scalar-0的contour显示图5.3云图显示五、后处理图

29t=25s时Scalar-0的contour显示图5.3云图显示五、后处理5.3云图显示2.速度分布云图将Contourof设置为Velocity的VelocityMagnitude，单击Save/Display，如图30所示。显示结果如图31所示。图

30VelocityMagnitude的contour设置图

31t=25s时VelocityMagnitude的contour显示图五、后处理双击左侧树Vectors，如图19所示，在Surface中选择interior-surface_body，Vectorsof选为Velocity，Scale设置为1，Skip设置为0，单击Apply，如图32所示，结果如图33所示。图

32vector设置图

33t=25s时Vector显示图5.3矢量图显示五、后处理双击左侧树Pathlines，在Surface中选择interior-surface_body，Style选为line-arrows，时间步数Steps设置为500，PathSkip设置为100，Colorby设置为UserDefinedScolars的Scalar-0，单击Save/Display，如所图34示，结果如图35所示。图