Fluent循环流动案例：模拟循环泵的两种方法

Fluent循环流动案例：模拟循环泵的两种方法

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/qq_24800941/article/details/137200569

本文详细介绍了使用Fluent软件模拟循环泵的两种方法：使用风扇模型和通道断开设置入口出口。文章从建模、网格划分到具体的Fluent设置参数，提供了完整的操作指南，并附有详细的代码示例。对于从事工程仿真工作的技术人员来说，本文具有很高的参考价值。

一、 建模

1.1 用风扇模型模拟循环泵

这里是在CATIA软件建立的是2D模型，如下图所示，绿色是流体域，蓝色是催化剂域，橙色是风扇流体域。

1.2 通道断开，设置入口和出口

把上面橙色的风扇流体域去掉就行

二 、导入几何，划分网格

2.1 采用 Workbench Meshing

先针对有设置入口和出口的1.2节模型，因为是2D模型，单元尺寸设置为5mm，方法采用默认就行，查看偏度(skewness)，没有大于0.97的，且基本都在0.51以下，质量已经很好。

2.2 设置流体域、边界名称

如下图，设置催化剂层为pzone2，流体域为fzone1，加热壁面有heat-wall和heat_wall2，入口inlet，出口outlet，散热面wall-pipe-rejection。

三、Fluent设置

3.0 设置为稳态计算，打开和设置为y轴的重力

3.1设置好材料，如下，流体材料添加hydrogen和liquid材料，固体材料添加baowen材料

3.2 打开多相流，选择VOF，其他参数如下

3.3 打开能量选项，选择层流

因为要考虑换热，因此要打开能量选项。同时，设置入口、出口为质量流量类型出入口，流量均为0.1kg/s，根据模型和材料参数，估算雷诺数

，因此选择层流。

3.4 设置加热壁面heat-wall和heat_wall2，直接设定为453K，其他参数为默认 ；散热面wall-pipe-rejection设置传热系数h=11.63W/(m²·K)，壁厚30mm，来流温度为300K，材料选择设置好的“baowen”。

流体域中多孔介质区域的设置如下所示

3.5 新建报告定义，名称改为outletTemp，选择面积平均积分Area-Weight Average，选择场变量为Temperature和Static Temperature，选择需要统计的outlet边界，点击“报告文件”和“报告图”前面的选择框，方便后续监控作图。

3.5.1 同时再创建报告定义，改名为“report-plot-avgtemp_of_pzone"，选择Area-Weight Average，选择场变量为Temperature和Static Temperature，选择需要统计的interior-pzone2区域，点击“报告文件”和“报告图”前面的选择框，方便后续监控作图。

3.6 创建表达式inletTemp，选择报告定义，点击选择上一步创建好的outletTemp即可，弄好后如下图所示。

3.6.1 inlet设置温度项，在总温度下拉菜单中选择上述定义好的“inletTemp”表达式。

3.7 创建区域标记，参数如下，Region0是用于局部初始化liquid所占据空间的位置，region1为笔者设置的温度局部初始化区域，在此可以不用设置。

3.8 初始化，如下，先点击全局初始化，再点击局部初始化，设置region0的liquid的Volume fraction为1。

3.9 求解方法采用Coupled，伪时间法。

3.10 迭代次数输入200000，报告间隔为50，计算至3.5节报告定义“report-plot-avgtemp_of_pzone”中的温度值基本稳定后，结束计算。

四、 采用UDF的Fluent设置

4.1 UDF文件如下

#include "udf.h"
#define OUTLETID 10
real outlet_T = 300.0;
DEFINE_ADJUST(my_adjust, d)
{
    real NV_VEC(A);
    real sum_T = 0;
    real sum_Area = 0.0;
    real outlet_temp;
    Thread *outletThread = Lookup_Thread(d, OUTLETID);
    face_t f;
#if !RP_HOST
    begin_f_loop(f, outletThread)
    {
        if (PRINCIPAL_FACE_P(f, outletThread))
        {
            F_AREA(A, f, outletThread);
            sum_Area += NV_MAG(A);
            sum_T += NV_MAG(A) * F_T(f, outletThread);
        }
    }
    end_f_loop(f, outletThread)
#endif
#if RP_NODE
        sum_Area = PRF_GRSUM1(sum_Area);
    sum_T = PRF_GRSUM1(sum_T);
#endif
    node_to_host_real_2(sum_Area, sum_T);
#if !RP_NODE
    outlet_temp = sum_T / sum_Area;
    // Message("n temperature of outlet:%fn", outlet_temp);
#endif
    host_to_node_real_1(outlet_temp);
    outlet_T = outlet_temp;
}
DEFINE_PROFILE(inletTemperature, t, index)
{
    face_t f;
#if !RP_HOST
    begin_f_loop(f, t)
    {
        if (PRINCIPAL_FACE_P(f, t))
        {
            F_PROFILE(f, t, index) = outlet_T;
        }
    }
    end_f_loop(f, t)
#endif
}

4.2 Fluent设置

总设置过程与第三章基本一致，关键在于UDF的导入、编译、设置函数钩子。

如下，加载完成后显示有两个自定义的函数，

首先点击函数钩子，在“调整”项点击编辑，添加“my_adjust::libudf”，点击ok即可。

然后边界条件中inlet选择UDF/profile的“udf inletTemperture::libudf”，然后其他设置跟第三章节一模一样，只是inlet入口的温度用了UDF，将出口温度赋予到入口的过程。