一、CAD模型绘制
这里我选用的模型尺寸为台阶长0.2m,高0.1m,流场为矩形流场,长1.2m,高0.3m。气流从左边吹入,右边流出。在CAD模型的绘制如下:
这里注意两点:(http://www.ddooo.com/softdown/216829.htm)1、CAD里尺寸默认为mm,但是绘制的时候要按照米的数值绘制,即就是0.2。看起来会有点小。如果这里输成了200,也没有关系,在导入的时候可以更改单位,在fluent里依然可以更改放缩比。这里我第3节第4节都会提到。2、流场被划分成了3个区域,目的是为了建立3个矩形网格区域,方便绘制。这3个区域的线条最好不要有重叠、重复或者一根线条贯穿多个区域。比如,这个模型有10根线条,检查一下:每个网格区域有4根线条,其中有2根线条重叠再删去,得到3×4-2=10,刚好满足。之后画好之后,点击输出,然后选择iges格式即可。二、Pointwise网格绘制这里软件以及后面的fluent文件最好都保存在路径全部是英文的地方。打开它,先说一下操作,Shift右键是移动,Ctrl右键是旋转,鼠标管轮是缩放,Ctrl滚轮是平面旋转。如果被玩坏了,可以到右侧选择相应视图即可,对于2维模型选择-Z轴。导入cad文件,点击左上角File-Import-Database,选择刚才cad输出的iges或者igs文件。左边单位Units选择From File。直接选择ok,yes一路确定,成功导入模型。之后1左边全选Datebase里的元素,2转换成connectors元素。方法如下:成功转换成Connectors线条后,可以在左边元素列表里看到他们。之后为了划分网格,我们需要告诉每个边界上的网格数目,利用边界网格绘制面网格。对于4矩形区域的网格和矩形的变体,我们要保证对边线网格点数相等的原则。首先先划分上表面的网格,设定网格数量为50,如下图所示在软件中,1按住Ctrl键,选择相应的Connectors线条,2输入网格点数,然后Enter回车。注意这里输入50代表划分了50个点,49个间隔(即网格),如果之后遇到多线段组合的边界时要注意保持间隔相加和对边相等,而不是点相等。其它线条同理,最终网格的划分如下:然后依次选择网格区域进行划分,操作为1选定网格区域的4条边,2选择结构网格划分。之后和上一步一样,将3个区域的网格全部画好。下一步我们开始进行网格分布。由于流体有边界层,所以需要在靠近壁面的地方设置比较密的网格。比如上面的网格区域,需要在下表面设置比较密的网格。计算y方向网格密度,为0、3/49=0、0061,我们考虑将边界层最内侧网格设置为0、001。所以1更改选择模式,2选择线段加密的方向,3然后将最内侧网格大小设置为1e-3。操作见下图之后同理加密相应地方即可。网格画好之后,点击上面的Start Solve还可以进行网格的自动优化,用Stop Solve停止,一键式操作非常方便。fluent计算要求网格扭曲度要小,即网格最好是矩形而不是斜四边形;要求变化比率要小,即相邻网格之间面积不能差太多;还要求物体壁面有合适的边界层。p有很好的网格质量检测功能,详细的可以去B站学习。三、Pointwise的CAE导出这个步骤是能否被fluent读取的关键。1、CAE求解器单击CAE-Solver进入求解器选择界面默认是CGNS,往上翻选择ANSYS FLUENT即可。2、维数设置这个是2维的,选择CAE-SetDimension-2D3、边界设置点击CAE-Set Boundary Conditions进入边界设置这个模型有4个边界:inlet,outlet,wall和symmetry(中心线)点击4下new,进入边界设置选择新建的边界,比如bc-2,然后依次选择3条边作为该边界条件,然后把bc-2前面对应的对勾打上,即完成了这一边界条件的设置。后面的几个也同理。最后的形式是第一行没有边,后面几行依次对应对应相应边界条件,最后一列的id号从1至4,如果是这一形式就表示没有问题了(如果想改bc-2的名字,双击bc-2即可)。4、流体设置选择CAE-Set Volume Conditions和上面边界条件一样,由于流场为流体流场,所以这里只能设置一个属性Fluid。点击一次New,然后选择3个区域网格,转换成Fluid。5、正体积设置选择3个面,然后点击Edit-Orient。这里要求向量指向z轴的正方向,通过左边的Reverse来进行方向的调整。比如上图经过调整就是我们希望的网格。也可以通过右手法则判断向量,即利用红箭头和黄箭头来判断橘色箭头的方向。最后别忘记点击ok。如果存在指向z轴负方向的网格区域,fluent会因为负体积网格而报错。6、输出CAE为cas格式选择所有的面网格区域(Domains),选择File-Export-CAE输入文件名称即可保存。四、Fluent的CAE读取打开fluent,选择2D模式,不要双精度,工作目录我就直接选择上边创建的工作目录。打开fluent成功之后,选择File-Read-Case,选择上一节创建的cas文件即可。观察下面的比例标尺,尺寸正确无误。左侧Set Up-Boundary Condition的边设置,Cell Zone Condition流体设置无误。大功告成,可以证明我们的CAE导入是成功的。之后设置边界条件,设置求解器求解方法之类的,然后计算就行了。如果检查之后发现单位错误,或者比例错误,这里还有最后一次改正的机会。选择Scale-Scaling-Specify Scaling Factor,输入缩放因子即可对模型进行缩放。
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