【Fluent實例】汽車風擋除霜【轉(zhuǎn)發(fā)】

2019-03-15  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

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(nèi)空氣流動時間尺度;(2)假設(shè)車艙內(nèi)流動為穩(wěn)態(tài);(3)只有溫度與液相體積分數(shù)隨時間發(fā)生變化。

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啟動Fluent

• 以3D、Double Precision方式啟動Fluent

• 利用菜單File → Read → Mesh…讀取網(wǎng)格文件EX10.msh

計算網(wǎng)格如圖所示。

網(wǎng)格包含三個計算區(qū)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(qū)域采用棱柱層網(wǎng)格(六面體或三棱柱),車艙區(qū)域可以采用四面體或六面體網(wǎng)格。

• 雙擊模型樹節(jié)點General,點擊右側(cè)額面板按鈕Scale…彈出網(wǎng)格縮放對話框,如下圖所示,選擇設(shè)置View Length Unit In為in,點擊Close按鈕關(guān)閉對話框

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Models設(shè)置

• 鼠標右鍵選擇模型樹節(jié)點Models > Energy,點擊彈出菜單項On激活能量方程

• 鼠標右鍵選擇模型樹節(jié)點Models > Viscous,點擊彈出菜單項Model → Standard k-epsilon激活湍流模型

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Models > Solidification & Melting彈出設(shè)置對話框,如下圖所示,激活選項Solidfication/Melting,其他參數(shù)保持默認設(shè)置,點擊OK按鈕關(guān)閉對話框

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Materials設(shè)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(shù)

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Materials > Fluid > air,彈出設(shè)置對話框,如下圖所示,材料參數(shù)保持默認設(shè)置

注:本案例中發(fā)生相變的材料僅為ice_water,但為了計算穩(wěn)定,可設(shè)置空氣凝固溫度及液化溫度均為一個較小的值,如設(shè)置凝固溫度為1 K,設(shè)置液化溫度為2 K。

2、創(chuàng)建材料ice-water

• 鼠標右鍵模型樹節(jié)點air,點擊彈出菜單項Copy…創(chuàng)建新材料

• 如下圖所示設(shè)置材料屬性

3、創(chuàng)建材料glass

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Materials > Solid > aluminum,彈出如下圖所示設(shè)置對話框,按圖中參數(shù)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(shù)

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Cell Zone Conditions設(shè)置

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Cell Zone Conditions > fluid-15,彈出如下圖所示對話框,設(shè)置Zone Name為cabin-cells,設(shè)置Material Name為air,其他參數(shù)保持默認設(shè)置,點擊OK按鈕關(guān)閉對話框

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Cell Zone Conditions > fluid-23,彈出如下圖所示對話框,設(shè)置Zone Name為ice-cells,設(shè)置Material Name為ice-water,其他參數(shù)保持默認設(shè)置,點擊OK按鈕關(guān)閉對話框

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Cell Zone Conditions > solid,彈出如下圖所示對話框,設(shè)置Zone Name為glass,設(shè)置Material Name為glass,其他參數(shù)保持默認設(shè)置,點擊OK按鈕關(guān)閉對話框

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Boundary Conditions設(shè)置

1、velocity-inlet-22設(shè)置

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Boundary Conditions > velocity-inlet-22彈出設(shè)置對話框,設(shè)置Velocity Magnitude為3.2 m/s

• 切換至Thermal標簽頁,設(shè)置Temperature為255.2 K

2、pressure-outlet-3設(shè)置

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Boundary Conditions > pressure-outlet-3彈出設(shè)置對話框,Momentum標簽頁中采用下圖所示參數(shù)設(shè)置

• 切換至Thermal標簽頁,設(shè)置Temperature為273 K

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穩(wěn)態(tài)計算

本案例先進行穩(wěn)態(tài)計算,后面再切換到瞬態(tài)計算。

6.1 Methods設(shè)置

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Methods,右側(cè)面板采用下圖所示參數(shù)設(shè)置

6.2 Controls設(shè)置

• 右鍵選擇模型樹節(jié)點Solution > Controls,點擊彈出菜單項Equations…打開設(shè)置對話框

• 取消選項列表項Energy,點擊OK按鈕關(guān)閉對話框

注:這里計算穩(wěn)態(tài)時不考慮傳熱。

6.3 Initialization計算

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Initialization,右側(cè)面板選擇選項Standard Initialization

• 選擇Compute from為velocity-inlet-22,點擊按鈕Initialize開始初始化

• 點擊按鈕Patch…按鈕彈出對話框,如下圖所示,設(shè)置區(qū)域ice-cells初始條件下x方向速度為0

• 初始化Y Velocity =0 , Z Velocity =0

• 初始化Turbulence Kinetic Energy = 1e-14,Turbulence Dissipation Rate = 1e-20

6.4 Run Calculations

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Run Calculation,右側(cè)面板設(shè)置Number of Iterations為300,點擊按鈕Calculate開始穩(wěn)態(tài)計算

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瞬態(tài)計算

7.1 General設(shè)置

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點,右側(cè)面板激活選項Transient啟用瞬態(tài)計算

7.2 讀取profile文件

• 利用TUI命令file/read-transient-table blow.tab讀取table文件

出現(xiàn)線圖所示提示表示文件讀取成功。

7.3 Boundary Conditions設(shè)置

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Boundary Conditions > velocity-inlet-22彈出設(shè)置對話框,進入Thermal標簽頁,設(shè)置Temperature為blower temper

7.4 Controls設(shè)置

• 選擇模型樹節(jié)點Solution > Controls,點擊彈出菜單項Equations…打開設(shè)置對話框

• 如下圖所示,選擇列表項Energy,取消選擇Flow及Turbulence

注:這里假設(shè)車艙內(nèi)流場穩(wěn)定,僅考慮傳熱。

7.5 AutoSave設(shè)置

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點AutoSave彈出設(shè)置對話框,如下圖所示,設(shè)置Save Data File Every為40 Time Steps,點擊OK按鈕關(guān)閉對話框

7.6 Run Calculation

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Run Calculation,右側(cè)面板設(shè)置Time Step Size為5,設(shè)置Number of Time Steps為200,點擊按鈕Calculate開始計算

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計算結(jié)果

查看風擋面上液相分布,以反映除霜效果。

• 利用菜單File → Read → Data…讀取不同時刻的dat文件

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Results > Graphics > Contours,彈出如下圖所示設(shè)置對話框,設(shè)置Contours of為Solidification/Melting…及Liquid Fraction,選擇Surfaces為shield-outer-shadow

• 如下圖所示為400 s時刻風擋上液相分布

• 如下圖所示為600 s時刻風擋上液相分布

• 如下圖所示為800 s時刻風擋上液相分布

• 如下圖所示為1000 s時刻風擋上液相分布

動態(tài)圖如下。

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轉(zhuǎn)自:流沙CAE

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