本教程将通過VOF模型模拟空氣、水和甘油三相流動問題。

1 啟動Workbench并建立分析項目
(1)在Windows系統下執行“開始”→“所有程式”→ANSYS 19.2→Workbench指令,啟動Workbench 19.2,進入ANSYS Workbench 19.2界面。
(2)輕按兩下主界面Toolbox(工具箱)中的Analysis systems→Fluid Flow(Fluent)選項,即可在項目管理區建立分析項目A。
2 導入幾何體
(1)在A2欄的Geometry上單擊滑鼠右鍵,在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse指令,此時會彈出“打開”對話框。
(2)在彈出的“打開”對話框中選擇檔案路徑,導入幾何體檔案。
3 劃分網格
(1)輕按兩下A3欄Mesh項,進入Meshing界面,在該界面下進行模型的網格劃分。
(2)分别右鍵選擇模型上部出口邊界和下部兩個入口邊界,在彈出快捷菜單中選擇Create Named Selection,彈出Selection Name對話框,輸入名稱inlet1、inlet2和outlet,單擊OK按鈕确認。
(3)設定網格尺寸為6e-04m,在Quality中,Smoothing選擇High。
(4)右鍵單擊模型樹中Mesh選項,選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項,開始生成網格。
(5)網格劃分完成以後,單擊模型樹中Mesh項可以在圖形視窗中檢視網格。
(6)執行主菜單File→Close Meshing指令,退出網格劃分界面,傳回到Workbench主界面。
(7)右鍵單擊Workbench界面中A3 Mesh項,選擇快捷菜單中的Update項,完成網格資料往Fluent分析子產品中的傳遞。
4 設定材料
(1)輕按兩下A4欄Setup項,打開Fluent Launcher對話框,單擊OK按鈕進入FLUENT界面。
(2)單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit,彈出Create/Edit Materials(材料)對話框。單擊Fluent Database按鈕彈出Fluent Database Materials對話框,選擇water liquid和glycerin,單擊Copy按鈕确認。
5 定義模型
(1)單擊指令結構樹中General按鈕,彈出General(總體模型設定)面闆。在SolverTime中選擇Transient。勾選Gravity,在Y中填入-9.81m/s2。
(2)在模型設定面闆Models中輕按兩下Multiphase按鈕,彈出Multiphase Model(多相流模型)對話框,選擇VOF,Number of Eulerian Phases填入3,勾選Implicit Body Force,單擊OK按鈕确認并關閉對話框。
(3)在模型設定面闆Models中輕按兩下Multiphase下的Phases按鈕,彈出Phase(多相流設定)對話框,Phase-1保持預設。
在Phase-2對話框中,Phase Material選擇water-liquid,在Phase-3對話框中,Phase Material選擇glycerin,單擊OK按鈕确認并關閉對話框。
(4)在Phase設定對話框中,輕按兩下Interaction按鈕,彈出Phase Interaction對話框,在Surface Tension頁籤中,勾選Surface Tension Force Modeling,在Adhesion Options中選擇Wall Adhesion,對應不同的項輸入不同的Surface Tension Coefficients,Phase-1與Phase-2輸入0.072,Phase-1與Phase-3輸入0.0631。
(5)在模型設定面闆Models中輕按兩下Viscous按鈕,彈出Viscous Model(湍流模型)對話框,在Model中選擇Realizable k-epsilon(2eqn),在Near-Wall Treatment中選擇Scalable Wall Functions,單擊OK按鈕确認并關閉對話框。
6 設定邊界條件
(1)單擊主菜單中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按鈕啟動的邊界條件面闆。
(2)在邊界條件面闆中,輕按兩下inlet1彈出邊界條件設定對話框。Velocity Magnitude輸入0.08,單擊OK按鈕确認退出。
Phase選擇Phase-2,在Multiphase頁籤中Volume Fraction填入1,單擊OK按鈕确認退出。
(3)在邊界條件面闆中,輕按兩下inlet2彈出邊界條件設定對話框。Velocity Magnitude輸入0.06。
Phase選擇Phase-3,在Multiphase頁籤中Volume Fraction填入1,單擊OK按鈕确認退出。
7 初始條件
(1)單擊主菜單中Solving→Initialization按鈕,彈出Solution Initialization(初始化設定)面闆。
Initialization Methods中選擇Standard Initialization,單擊Initialize按鈕進行初始化。
8 計算求解
(1)單擊主菜單中Solve→Run Calculation按鈕,彈出Run Calculation(運作計算)面闆。
在Time Step Zize中輸入0.005,Number of Iterations中輸入2000,單擊Calculate開始計算。
9 結果後處理
(1)輕按兩下C4欄Results項,進入CFD-Post界面。
(2)單擊工作列中 (雲圖)按鈕,彈出Insert Contour(建立雲圖)對話框。輸入雲圖名稱為“VOF”,單擊OK按鈕進入雲圖設定面闆。
(3)在Geometry(幾何)頁籤中Locations選擇symmtry 1,Variable選擇phase ID,單擊Apply按鈕建立雲圖。