搜索【Fluent實例】汽車風擋除霜【轉發】
2019-03-15 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
本案例利用Fluent中的凝固/熔化模型計算汽車風擋除霜過程。
在案例中考慮以下問題:(1)除霜時間尺度大于車艙內空氣流動時間尺度;(2)假設車艙內流動為穩態;(3)只有溫度與液相體積分數隨時間發生變化。
1
啟動Fluent
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以3D、Double Precision方式啟動Fluent
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利用菜單File → Read → Mesh…讀取網格文件EX10.msh
計算網格如圖所示。
網格包含三個計算區域:車艙(流體域)、玻璃(固體域)、霜(流體域)。對于風擋除霜問題,一般建議玻璃和霜的區域采用棱柱層網格(六面體或三棱柱),車艙區域可以采用四面體或六面體網格。
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雙擊模型樹節點General,點擊右側額面板按鈕Scale…彈出網格縮放對話框,如下圖所示,選擇設置View Length Unit In為in,點擊Close按鈕關閉對話框
2
Models設置
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鼠標右鍵選擇模型樹節點Models > Energy,點擊彈出菜單項On激活能量方程
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鼠標右鍵選擇模型樹節點Models > Viscous,點擊彈出菜單項Model → Standard k-epsilon激活湍流模型
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鼠標雙擊模型樹節點Models > Solidification & Melting彈出設置對話框,如下圖所示,激活選項Solidfication/Melting,其他參數保持默認設置,點擊OK按鈕關閉對話框
3
Materials設置
本案例涉及到三種材料:空氣(air)、玻璃(glass)以及冰水混合物(ice_water)。
1、修改材料air的參數
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鼠標雙擊模型樹節點Materials > Fluid > air,彈出設置對話框,如下圖所示,材料參數保持默認設置
注:本案例中發生相變的材料僅為ice_water,但為了計算穩定,可設置空氣凝固溫度及液化溫度均為一個較小的值,如設置凝固溫度為1 K,設置液化溫度為2 K。
2、創建材料ice-water
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鼠標右鍵模型樹節點air,點擊彈出菜單項Copy…創建新材料
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如下圖所示設置材料屬性
3、創建材料glass
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鼠標雙擊模型樹節點Materials > Solid > aluminum,彈出如下圖所示設置對話框,按圖中參數修改材料屬性,點擊按鈕Change/Create按鈕,彈出對話框中點擊按鈕Yes覆蓋原有參數
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Cell Zone Conditions設置
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鼠標雙擊模型樹節點Cell Zone Conditions > fluid-15,彈出如下圖所示對話框,設置Zone Name為cabin-cells,設置Material Name為air,其他參數保持默認設置,點擊OK按鈕關閉對話框
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鼠標雙擊模型樹節點Cell Zone Conditions > fluid-23,彈出如下圖所示對話框,設置Zone Name為ice-cells,設置Material Name為ice-water,其他參數保持默認設置,點擊OK按鈕關閉對話框
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鼠標雙擊模型樹節點Cell Zone Conditions > solid,彈出如下圖所示對話框,設置Zone Name為glass,設置Material Name為glass,其他參數保持默認設置,點擊OK按鈕關閉對話框
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Boundary Conditions設置
1、velocity-inlet-22設置
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鼠標雙擊模型樹節點Boundary Conditions > velocity-inlet-22彈出設置對話框,設置Velocity Magnitude為3.2 m/s
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切換至Thermal標簽頁,設置Temperature為255.2 K
2、pressure-outlet-3設置
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鼠標雙擊模型樹節點Boundary Conditions > pressure-outlet-3彈出設置對話框,Momentum標簽頁中采用下圖所示參數設置
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切換至Thermal標簽頁,設置Temperature為273 K
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穩態計算
本案例先進行穩態計算,后面再切換到瞬態計算。
6.1 Methods設置
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鼠標雙擊模型樹節點Methods,右側面板采用下圖所示參數設置
6.2 Controls設置
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右鍵選擇模型樹節點Solution > Controls,點擊彈出菜單項Equations…打開設置對話框
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取消選項列表項Energy,點擊OK按鈕關閉對話框
注:這里計算穩態時不考慮傳熱。
6.3 Initialization計算
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鼠標雙擊模型樹節點Initialization,右側面板選擇選項Standard Initialization
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選擇Compute from為velocity-inlet-22,點擊按鈕Initialize開始初始化
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點擊按鈕Patch…按鈕彈出對話框,如下圖所示,設置區域ice-cells初始條件下x方向速度為0
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初始化Y Velocity =0 , Z Velocity =0
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初始化Turbulence Kinetic Energy = 1e-14,Turbulence Dissipation Rate = 1e-20
6.4 Run Calculations
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鼠標雙擊模型樹節點Run Calculation,右側面板設置Number of Iterations為300,點擊按鈕Calculate開始穩態計算
7
瞬態計算
7.1 General設置
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鼠標雙擊模型樹節點,右側面板激活選項Transient啟用瞬態計算
7.2 讀取profile文件
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利用TUI命令file/read-transient-table blow.tab讀取table文件
出現線圖所示提示表示文件讀取成功。
7.3 Boundary Conditions設置
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鼠標雙擊模型樹節點Boundary Conditions > velocity-inlet-22彈出設置對話框,進入Thermal標簽頁,設置Temperature為blower temper
7.4 Controls設置
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選擇模型樹節點Solution > Controls,點擊彈出菜單項Equations…打開設置對話框
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如下圖所示,選擇列表項Energy,取消選擇Flow及Turbulence
注:這里假設車艙內流場穩定,僅考慮傳熱。
7.5 AutoSave設置
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鼠標雙擊模型樹節點AutoSave彈出設置對話框,如下圖所示,設置Save Data File Every為40 Time Steps,點擊OK按鈕關閉對話框
7.6 Run Calculation
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鼠標雙擊模型樹節點Run Calculation,右側面板設置Time Step Size為5,設置Number of Time Steps為200,點擊按鈕Calculate開始計算
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計算結果
查看風擋面上液相分布,以反映除霜效果。
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利用菜單File → Read → Data…讀取不同時刻的dat文件
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鼠標雙擊模型樹節點Results > Graphics > Contours,彈出如下圖所示設置對話框,設置Contours of為Solidification/Melting…及Liquid Fraction,選擇Surfaces為shield-outer-shadow
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如下圖所示為400 s時刻風擋上液相分布
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如下圖所示為600 s時刻風擋上液相分布
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如下圖所示為800 s時刻風擋上液相分布
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如下圖所示為1000 s時刻風擋上液相分布
動態圖如下。
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提取碼:5q3x
轉自:流沙CAE
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