Gambit划分搅拌槽网格的步骤 - 图文
学习软件的练习
参考:《Mixing-Workshop UGM2003》
硕士论文《涡轮桨搅拌槽内搅拌特性数值模拟研究(张丽娜)》 《Fluent流体计算应用教程》
这是一个自己学习划分结构化与非结构化网格相结合的一个算例。
该算例是一个单轴、圆盘涡轮式搅拌槽的结构,利用Gambit软件对其进行分区、分块处理。 Gambit中的设置:建立几何模型——在图纸《同轴搅拌混合器结构尺寸》的基础上修改; 1. 圆柱体1:height-4; radius-70; centered z; 2. 圆柱体2:height-22; radius-25; positive z; 3. 圆柱体3:height-200; radius-15; positive z;
4. 长方体1:width(x)-50; depth(y)-2; height(z)-40; centered; 5. 平移长方体1,move-translate-x:75;
6. 复制长方体1,得到长方体2、3、4、5、6:copy-5; rotate angle-60; 7. 合并上面的所有体,得到轴和桨的几何模型; 8. 圆柱体4:height-400; radius-190; centered z; 9. 圆柱体5:height-400; radius-180; centered z; 10. 圆柱体6:height-400; radius-150; centered z; 11. 圆柱体7:height-400; radius-125; centered z; 12. 圆柱体8:height-200; radius-125; centered z; 13. 圆柱体9:height-150; radius-125; centered z; 14. 圆柱体10:height-150; radius-112.5; centered z;
15. 长方体7:width(x)-80; depth(y)-5; height(z)-400; centered; 16. 平移长方体7,move-translate-x:165;
17. 复制长方体7,得到长方体8、9、10:copy-3; rotate angle-90;
18. Split 长方体7、8、9、10:volumes依次选中上述长方体,然后用圆柱体5和6的外圆
柱面切割,再把多余的体删除,得到挡板位置的几何模型;
19. 挖空最外面的筒体,用圆柱体4减去步骤18中的挡板和步骤7中的轴和桨叶; 20. 再依次切割各体,由外到内的顺序去进行体切割split,注意不选中retain项,最后得到
8个几何体;然后删除多余出来的几何体,方法是在delete按钮中依次显示各个几何体,把多余的轴和桨叶部分几何体给删除了;
21. 创建两个正交垂直的平面,尺寸为:width-400,height-400,zx centered;利用这两个平
面切割split代表最外面筒体的这个几何体,进行4等分;对剩余的(除了包含桨叶部分的第8个体外)的6个几何体,进行2等分;最后删除这两个平面;
22. 连接一次所有的几何面,确保没有重合的面存在,再进行一次文件保存的操作;
对上述8个几何体准备并实施网格划分
23. 先把动区域部分(包含4个体:上体,中间环体,中间包含轴和桨叶的体,下体)复制
并平移出来,再把原来位置上的这一块删除掉,然后再连接一次所有的几何面,保存文件;(在Gambit中一次选中这部分的所有体的方法是:从右下角向左上角画一个矩形框,框内的所有体就可以一次被选中)
24. Mesh-face-link faces操作,注意两者的面和节点要互相对应起来,并做一下尝试,检查
是否对其中一个进行面网格划分,相应的面是否同时也进行同样的网格划分工作; 25. 现在开始进行网格划分;先划分动区域部分,即平移到外面来的这4个体;顺序是先划
分中间环体,其次划分上体、下体,最后划分中间包含轴和桨叶的几何体;(这时可以把静区域部分的几何体给隐藏起来)
26. 划分中间环体时,先对横截面的边做edge边划分,设定比如interval count为2~4;然后
以map的方式进行体划分,设定比如interval size为2~10,是否合适可以利用网格单元检查来判断,选中summary或check按钮;
27. 划分上体时,也是先对横截面的边做edge边划分,这里的边长(除了中间环体的横截
面的边长之外的长度)为125-12.5*2=100,所以,直线边划分为interval count-20左右;两段半圆弧边划分为interval count-7~10左右,为了在厚度方向上分层的方便,对厚度方向的两条短边也要做一次edge边划分;然后依次对包含上述两段直线边和一段圆弧边的两个半圆面做pave面划分,设定比如interval size为4~6;最后对包含上述半圆面的两个半圆体分别做cooper体划分,注意要分别划分,因为cooper这种体网格划分方式要求指定源面,不分别划分的话,会报错找不到相应的源面
28. 划分下体时,思路和划分上体相同——也是先edge mesh切割底面的边,再pave包含这
条边的两个半圆面,最后cooper划分这两个半圆柱体;(关于pave划分面时,报错关于边的划分份数是奇数还是偶数的问题,这个可以事先检查一下半圆弧边的划分份数是奇数还是偶数,若其为偶,则两条直边和一条半圆弧边的划分份数也要为偶数;否则同为奇数。最简单的方法就是,报错一次,在原有的基础上对划分的份数进行加减1处理) 29. 划分包含轴和桨叶的这个几何体时,先对桨叶横截面厚度方向的所有短边做edge边划
分,划分时interval count大约取2~4;然后对桨叶的所有面做map划分,划分时interval size大约取4~8;最后进行体划分,比较简单的方法就是直接用Tgrid方式划分,或者还可以利用Sizing Functions对网格进行优化;
接下来要对该部分的网格划分工作做一下检查,检查的指标为:尖角倾斜度equiangle skew<0.9,最好是equiangle skew<0.85;
30. 以上是对动区域部分的网格划分,接下来是对静区域部分的网格划分,也是先划分上体、
下体、内环体和外环体;
31. 划分静区域的上体时,也是先划分4条垂直的边,并记住划分的interval count,以便以
后划分内环体时使用;划完边,然后以pave方式的划分该几何体的两个下底面;划完面,再以cooper的方式的划分构成上体的这两个半圆柱体;(cooper方式划分体时,要求先划分面,一般采用pave方式划分该面,完了以后它自动选择源面进行一层一层的逐次划分;所划分的结果在原有的面划分基础之上)
32. 划分静区域的下体时,方法与上述一致;但要注意划分面时,应该划分这两个几何体的
上表面,也即和动区域交界部分的那两个表面,否则用cooper方式划分体时老是报错为:volume.X could not be meshed with a scheme of Cooper because the previously meshed edges on one of the faces is unacceptable.
33. 划分内环体时很关键,先是把10条垂直的边(4块挡板各有2条,另外2条是2等分切
割时产生的)划分成和中心的5段垂直的边份数相同;再划分圆弧部分(包括2个挡板的1/2厚度、2个圆弧和1个挡板的全厚度),所划分的份数也要和里面的半圆弧的划分份数相同,只有这样,才可以用map的方式划分体;(如果忘记了里面的半圆弧的划分份数,可以利用edge mesh summary来查询)
34. 划分外环体时,由于是4等分的4段圆弧,遵循和划分内环体一样的方式划分各段圆弧
边,还要划分8条垂直的边(4块挡板各有2条)和沿环体厚度方向的各边以控制划分的层数,最后用submap的方式划分体;(不知道为什么不能用Map方式进行划分,老是报错为A logical cube for meshing was not able to be found) 当这一切都划分完毕之后,进行边界条件的定义; ? 边界条件的类型(Boundary Types):
?桨叶表面(Impeller faces)——wall;
?轴的表面(Shaft faces)——wall;(包括动区域和静区域内的轴段) → Moving Zone shaft and Stationary Zone shaft separate zones
? 10组交界面(moving interface and stationary interface)——interface; ? 筒体的底面和外圆柱面(Tank sides and bottom)——walls; ? 筒体的上表面(Tank top)——symmetry; ? 挡板(Baffles )——walls; ? 流体区域的类型(Continuum Types) ? 动区域(Moving Fluid Zone)——Fluid; ? 静区域(Stationary Fluid Zone)——Fluid;
35. 把动区域部分平移回静区域里,合二为一,保存文件,输出网格文件;
Fluent中的设置:
36. 先是基本设置,file-read-case,打开后缀名为.msh的文件;再grid-check;grid-scale,选
中单位为mm,change length unit,scale;define-unit,把角速度angluar velocity的单位设置为rpm;
37. Define-models-solver,选中绝对速度,因为采用MRF法,所以时间项采用稳态; 38. Define-models-viscous(turbulence),选中k-e项,壁面函数选中;
39. Define-materials/operating conditions/boundary conditions;这里的重点是设置边界条件
图1. 在动区域里对桨叶的设置
图2.在动区域里对轴的设置
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