ANSYS仿真分析-斜板剪切流分析.doc

斜板剪切流分析

目录

TOC\o1-3\h\z\u1.摘要 1

2.前处理 1

3.求解设置 2

3.1启动Fluent 2

3.2模型设置 3

3.3编辑材料 5

3.4边界条件设置 5

3.5设置interface 6

3.6求解方法设置 7

3.7流场初始化 7

3.8计算 8

3.9残差曲线 9

4.后处理 9

4.1创建速度云图 9

4.2创建压力云图 10

4.3绘制出口速度随y坐标变化曲线 11

PAGE12

PAGE1

摘要

斜板剪切流是一种简单的流动，最简单的即为CouetteFlow，即存在两个平行平板，其中上面的平板相对于下面的平板运动，其基本解满足一维的NS方程。本案例拟对CouetteFlow做一个仿真计算，同时学习Fluent周期边界条件的相关操作。

前处理

本案例直接在ICEM中建模画网格，几何模型就是一个一个矩形，矩形长为1.5m，宽为1m。左端边界命名为in，右端命名为out，上端命名为up，下端为low。几何模型如图1，网格模型如图2。

几何示意图

网格示意图

求解设置

启动Fluent

双击Fluent，将Dimension修改为2D，如图3所示。【File】→【Read】→【Mesh】选择网格文件。

启动fluent

模型设置

打开模型树中的【General】，保持默认设置；如图4：

设置基本参数

单击【Model】，也保持为默认设置，即层流计算：

选择层流模型

编辑材料

Fluent默认材料是Air，这里全部保持默认即可。

编辑材料

边界条件设置

设置计算域条件：保持默认即可。

ZoneCondition设置

设置边界条件，双击【BoundaryConditions】，编辑【Zone】中的in与out，在下方的TYPE中选择为interface，其他保持为默认。选择up，默认为Wall，点击【edit】，设置上壁面滑移速度，如下图8：

边界条件设置

设置interface

双击【Meshinterface】,如图，选择in与out，点击【ManualCreate】，设置周期边界条件，具体设置如下，之后单击【Create/Edit】完成interface设置。

interface设置

求解方法设置

双击【SolutionMethods】，保持默认，如图10所示。

求解参数设置

流场初始化

双击【Initialization】，将默认的HybridInitialization改为StandardInitialization，在Computefrom对话框中选择AllZones如图11所示。

流场初始化

计算

双击【RunCalculation】，单击CheckCase，检查设置流程。如果有设置偏差，会出现相应的提示，本案例出现图12所示的提示。若设置完全正确，会出现图13所示对话框。

checkcase

正确的提示

设置NumberofIterations为1000步，单击Calculate，开始计算，如图14所示。

设置求解参数

残差曲线

残差曲线如下图，可知所有残差值均小于10-3，可认为计算值已经收敛。

后处理

创建速度云图

单击【Results】，右键【contour】，选择【New】，设置如下：

创建截面速度云图

速度云图

创建压力云图

单击【Results】，右键【contour】，选择【New】，设置如下：

创建压力云图

压力云图

绘制出口速度随y坐标变化曲线

单击【Plots】→【XYPlot】，右键选择【New】，将x轴设置成y坐标，y轴设置成速度，设置如下，结果如图20。

绘制y-速度图像

速度随y坐标变化曲线