二维离心泵流动模拟上机指导书(fluent)要点.doc

二维离心泵的数值模拟与性能预测 一、实验目的 熟悉和掌握CFD数值模拟的基本方法，能够独立进行简单二维水力模型的CFD数值模拟。 二、研究对象 研究如图所示的二维离心泵，该泵由旋转的叶轮和静止的蜗壳两部分构成。流体从叶轮中央的圆形进口沿径向均匀进入叶轮，经过旋转的叶片作用后，得到能量，从蜗壳出口排出。已知叶轮的叶片数为6，叶轮进、出口直径分别为120mm和220mm，叶片进口安放角（叶片与圆周方向夹角）和出口安放角分别为和，叶片厚度为 （）为 ，出口段扩散角为。 图表 1图表 2 利用 Gambit 对计算区域离散化和指定边界条件类型 1：导入几何模型 生成几何模型的方式有许多种，如Autocad，Pro/E，UG NX等，Gambit也自带简单的绘图功能，在这里UG NX绘图。如下图，我们将会给出绘图文件。 在UG NX绘完图后，需将结果导出以便Gambit使用，这里导出为Parasolid，生成后缀名为x_t的文件。 主要内容： 在Gambit中选择File/Import/Parasolid命令，选取先前生成的文件11.x_t，则二维离心泵模型被装入到Gambit。结果如图： 图表 3 导入到Gambit的二维离心泵几何模型 步骤 2：网格划分 为了对几何区域划分网格，单击Operation / Mesh / Face / Mesh Face按钮，弹出如图所示的Mesh Faces对话框。在Faces列表框中选取蜗壳区域，在Elements列表框中选择Tri(三角形单元)，在Type列表框中选拌Pave(非结构网格)，选中Scheme命令组中的Apply复选框，然后，从Spacing区域的列表框中选择Interval Size(指定网格间隔)，在文本框中输入10，选中该区域中的Apply复选框，最后选中Options区域中的Mesh复选框，单击Apply按钮，则生成蜗壳内流体区域的网格。 图表 4 Mesh Faces对话框 重复上述命令，从Faces列表框中选取叶轮区域，在Spacing文木框中输入“8，则可生成转轮内流体区域网格。离心泵的网格结果如图所示。 图表 5 二维离心泵网格 步骤 3：边界条件类型的指定 （1）指定边界类型 单击 Operation / Zones / Specify Boundary Types按钮，弹出 Specify Boundary Types对话框在对话框中，进行如下操作： 将Type栏选为Velocity_inlet，在Entity栏选取Edges， 并选中叶轮进口圆作进口边界。 将Type栏选为Outflow，在 Entity栏选取Edges，并选中涡壳出口边作为出口边界。 将Type栏选为Wall，在Entity栏选取Edges，并选中组成6个叶片的所有边作为壁面边界1. 将Type栏选为Wall，在Entity栏选取Edges，并选中叶轮出口作为壁面边界2(该壁面将在FLUENT的边界条件的指定中改为 interior 类型）。 将Type栏选为Wall，在Entity栏选取Edges，并选中除出口边外的组成涡壳的所有边，作为壁面边界3。 图表 6 Specify Boundary Types对话框 图表 7 Specify Continuum Types对话框 （2）设定区域类型 单击 Operation/Zones/Specify Continuum Types 按钮。弹出 Specify Continuum Types对话框，该对话框用于指定区域类。 在Type栏选择FLUID，在Entity栏选择 Faces，并选中代表叶轮流体的面作为流动区域1。在确认对话框域上方的Add 复选框选中的前提下，单击Apply按钮。 在 Type栏选择FLUID，在Entity栏选择 Faces，并选中代表涡壳流体的面作为流动区域2。 最后，选择File / Export / Mesh命令，给定文件名（如11.msh），并选中Export 2D Mesh复选框，可将上述网格存盘。 2. 利用Fluent 求解器进行求解 选择File→Read→Case选择Display→GridFluent中的网格显示选择File→Check对网格文件进行检查，这里要注意最小的网格体积（minimum volume）值一定要大于0。 步骤 2：选择计算模型 按下述过程选择求解器的格式与计算模型，并设置运行环境: (1)选择求解器。选择Define/Models/Solver命令，弹出图所示的Solver对话框。在Salver选项组中选择Segregated（分离式求解器），在Space选项组中选择2D（二维问题），在Time选项组中选择Steady（稳态