利用FLUENT参数化分析网格无关性

本教程将通过一个简单的管道内流体流动实例来说明利用FLUENT参数化分析来进行网格无关性测试。

 1     启动Workbench并建立分析项目 

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，启动Workbench 19.2，进入ANSYS Workbench 19.2界面。

（2）双击主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）选项，即可在项目管理区创建分析项目A。

 2     导入几何体 

（1）在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse命令，此时会弹出“打开”对话框。

（2）在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入几何体文件。

 3     划分网格 

（1）双击A3栏Mesh项，进入Meshing界面，在该界面下进行模型的网格划分。

（2）依次右键选择模型入口边界和出口边界，在弹出快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，输入名称inlet和outlet，单击OK按钮确认。

（3）右键单击模型树中Mesh选项，依次选择Mesh→Insert→Sizing。Geometry选择管道进出口边缘，Type选择Number of Divisions，在Number of Divisions中输入20。

（5）单击鼠标左键选择Number of Divisions前的方框，显示P字样。同样，选择Mesh中Statistics里的Nodes和Elements，选择三个计算参数。

（6）右键单击模型树中Mesh选项，选择快捷菜单中的Generate Mesh选项，开始生成网格。

（7）网格划分完成以后，单击模型树中Mesh项可以在图形窗口中查看网格。

（8）执行主菜单File→Close Meshing命令，退出网格划分界面，返回到Workbench主界面。

（9）右键单击Workbench界面中A3 Mesh项，选择快捷菜单中的Update项，完成网格数据往Fluent分析模块中的传递。

 4     设置材料 

（1）双击A4栏Setup项，打开Fluent Launcher对话框，单击OK按钮进入FLUENT界面。

（2）单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，弹出Create/Edit Materials（材料）对话框。单击Fluent Database按钮弹出Fluent Database Materials对话框，选择water liquid，单击Copy按钮确认。

 5     定义模型 

（1）单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板。在SolverTime中选择Steady。

 6     设置边界条件 

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

（2）在边界条件面板中，双击inlet弹出边界条件设置对话框。Velocity Magnitude输入0.001，单击OK按钮确认退出。

（3）outlet的边界类型选择为outflow。

 7     初始条件 

（1）单击主菜单中Solving→Initialization按钮，弹出Solution Initialization（初始化设置）面板。

Initialization Methods中选择Standard Initialization，Compute Form选择inlet，单击Initialize按钮进行初始化。

 8     计算求解 

（1）单击主菜单中Solve→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。

在Number of Iterations中输入1000，单击Calculate开始计算。

（2）计算完成后，单击主菜单中Postprocessing→Reports→Surface Integrals按钮，Report Type选择Face Average，Field Variable选择Velocity，Surface选择outlet，单击Save Output Parameter，Name设置为OUT-Velocity。

（3）同步骤（2），Report Type选择Face Maximum，设置参数 OUT-Max vel。

（4）设置完成后，单击单击主菜单中File→Close Fluent按钮退出FLUENT界面。

 9     参数化设置 

（1）双击A7栏Parameters项，进入Parameter Set界面。

（2）在Table of Design Points窗口，可以看到之前设置好的参数。

（3）在B栏Edge sizing numbers of divisions中增加30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100，并全部勾选Retain。

（4）选择全部工况，单击鼠标右键选择Update Selected Design Points，开始计算。

（5）计算完成后，便可得到不同工况下，不同网格疏密程度对应的计算结果。从下图可以看出，网格疏密程度对出口平均速度影响不大，对出口最大速度影响较大，网格份数设置为40时，计算精度和网格数量匹配为最佳。

网格数量与出口平均速度关系

网格数量与出口最大速度关系

文章来源：流体仿真