FLUENT液滴下落过程模拟

本教程演示了在三维4cm*4cm*6cm空间内水滴下落模拟的过程。

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 2019Workbench命令，启动Workbench 2019，进入ANSYS Workbench 2019界面。

（2）双击主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systemsFluid 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 GeometryBrowse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cad.x_t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）网格参数设置，Element Size填入0.5。

（3）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。

（4）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。

（5）执行主菜单FileClose Meshing命令，退出网格划分界面，返回到Workbench主界面。

（6）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定义模型

（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）单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板，Solver中Time选择Transient。勾选Gravity，在Y中填入-9.81m/s2。

5设置材料

（1）单击主菜单中Setting Up PhysicsMaterialsCreate/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。

6设置多相流

（1）在模型设定面板Models中双击Multiphase按钮，弹出Multiphase Model（多相流模型）对话框，选择VOF，Number of Eulerian Phases填入2，勾选Impicit Body Force，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（2）在模型设定面板Models中双击Multiphase下的Phases按钮，弹出Phase（多相流设置）对话框，在Phase-1对话框中，Phase Material选择air，在Phase-2对话框中，Phase Material选择water-liquid，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（3）在模型设定面板Models中双击Multiphase下的Phases Interactions按钮，弹出PhaseInteractions对话框，勾选Surface Tension Force Modeling和Wall Adhesion，Surface Tension Coefficient输入0.073，单击OK按钮确认并关闭对话框。

7设置边界条件

（1）单击主菜单中PhysicsZonesBoundaries按钮启动的边界条件面板。

（2）在边界条件面板中，双击wall弹出边界条件设置对话框。在Contact Angles输入100，单击OK按钮确认退出。

8求解控制

（1）单击主菜单中SolutionMethods按钮，弹出Solution Methods面板。勾选Non-Iteractive Time Advancement，Scheme选择Fractional step。

9初始条件

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

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

（2）单击主菜单中DomainAdaptRefine按钮，弹出Adaption Controls对话框，单击Cell RegistersNewRegion按钮，弹出Region Register对话框，设置5mm直径的水滴球体区域。

（3）在Solution Initialization（初始化设置）面板中，单击Patch按钮，弹出Patch对话框，在Zone to Patch中选择新建立的水滴区域，Variable中选择Volume Fraction，在Value中填入1，单击Patch按钮。

10计算求解

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

在Time Step Size填入1.0e-4，Number of Iterations中输入5000，单击Calculate开始计算。

11结果后处理

（1）双击A6栏Results项，进入CFD-Post界面。

（2）显示水滴运动动画。