Tutorial 11 NonNewtonian Fluid Flow in an Annulus.docx
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Tutorial11NonNewtonianFluidFlowinanAnnulus
引言
CFX计算例题。
目录
1.1偏心环空非牛顿流体内筒旋转运动分析1
1.1.1问题描述1
1.1.2分析步骤1
一、创建一个新的模拟1
二、导入网格1
三、为剪切粘度创建表达式1
四、创建一个新的流体2
五、创建域2
六、创建边界条件2
七、设置初始条件3
八、求解器控制3
九、写出求解文件3
十、CFX求解管理器设置4
十一、后处理4
1.1.3批处理方式5
一、写出CCL命令文件6
二、形成pre命令文件6
三、运行pre命令文件7
四、CFX求解管理器设置7
五、形成后处理cse命令文件7
六、运行后处理cse文件8
1.1偏心环空非牛顿流体内筒旋转运动分析
本节将详细介绍在CFX软件中流体分析的步骤、批处理方式的实现方法,适合于刚接触CFX的初学者。
1.1.1问题描述
偏心环空间隙中的非牛顿剪切粘度流体,在内管旋转带动下作旋转流动。
内管旋转速度为31.33revmin-1。
网格模型见图1.1.1,共有18816个节点、11154个单元。
见ANSYSCFX中Tutorial11:
Non-NewtonianFluidFlowinanAnnulus。
非牛顿剪切粘度流体的粘度表达式为
式中:
。
图1.1.1网格模型
表1.1.1边界条件
位置
内壁面
外壁面
进口面
出口面
边界
旋转壁面
静止壁面
对称边界
对称边界
1.1.2分析步骤
一、创建一个新的模拟
1.打开ANSYSCFX前处理。
2.选择File>NewSimulation。
3.选择General,点击OK。
4.选择File>SaveSimulationAs。
5.在Filename中,输入NonNewton。
6.点击Save。
二、导入网格
1.目标树中右键点击Mesh,选择ImportMesh。
2.选择文件NonNewtonMesh.gtm。
3.单击Open。
三、为剪切粘度创建表达式
1.创建如下表达式,定义完每一个表达式后,点击Apply。
Name
Definition
K
10.0[kgm^-1s^-0.5]
n
1.5
2.对剪切粘度数值创建上下边界,设置如下:
Name
Definition
UpperS
100[s^-1]
LowerS
1.0E-3[s^-1]
ViscEqn
K*(min(UpperS,max(sstrnr,LowerS))^(n-1))
3.关闭Expressions对话框。
四、创建一个新的流体
1.创建一个新的材料,命名为myfluid。
2.进行如下设置:
Tab
Setting
Value
BasicSettings
ThermodynamicState
(Selected)
MaterialProperties
EquationofState>MolarMass
1[kgkmol^-1]
EquationofState>Density
1.0E+4[kgm^-3]
SpecificHeatCapacity
(Selected)
SpecificHeatCapacity>SpecificHeatCapacity
0[Jkg^-1K^-1]
ReferenceState
(Selected)
ReferenceState>Option
SpecifiedPoint
ReferenceState>Ref.Temperature
25[C]
ReferenceState>ReferencePressure
1[atm]
TransportProperties>DynamicViscosity
(Selected)
TransportProperties>DynamicViscosity>DynamicViscosity
ViscEqn
3.单击OK。
五、创建域
1.单击域
,在Name中输入NonNewton。
2.对NonNewton进行如下设置:
Tab
Setting
Value
GeneralOptions
BasicSettings>FluidsList
myfluid
DomainModels>Pressure>ReferencePressure
1[atm]
FluidModels
HeatTransfer>Option
Isothermal
HeatTransfer>FluidTemperature
25C
Turbulence>Option
None(Laminar)
3.单击OK。
六、创建边界条件
(一)壁面边界
1.创建一个新的边界条件,命名为rotwall。
2.进行如下设置:
Tab
Setting
Value
BasicSettings
BoundaryType
Wall
Location
rotwall
BoundaryDetails
WallInfluenceonFlow>WallVelocity
(Selected)
WallInfluenceonFlow>WallVelocity>Option
RotatingWall
WallInfluenceonFlow>WallVelocity>AngularVelocity
31.33[revmin^-1]
3.单击OK。
(二)对称面边界
1.创建一个新的边界条件,命名为SymP1。
2.进行如下设置:
Tab
Setting
Value
BasicSettings
BoundaryType
Symmetry
Location
SymP1
3.单击OK。
4.创建一个新的边界条件,命名为SymP2。
5.进行如下设置:
Tab
Setting
Value
BasicSettings
BoundaryType
Symmetry
Location
SymP2
6.单击OK。
七、设置初始条件
1.单击GLOBALInitialization
。
2.进行如下设置:
Tab
Setting
Value
GlobalSettings
InitialConditions>CartesianVelocityComponents>Option
AutomaticwithValue
InitialConditions>CartesianVelocityComponents>U
0[ms^-1]
InitialConditions>CartesianVelocityComponents>V
0[ms^-1]
InitialConditions>CartesianVelocityComponents>W
0[ms^-1]
3.单击OK。
八、求解器控制
1.单击求解器控制
。
2.进行如下设置:
Tab
Setting
Value
BasicSettings
AdvectionScheme>Option
SpecificBlendFactor
AdvectionScheme>BlendFactor
1
ConvergenceControl>Max.Iterations
50
ConvergenceCriteria>ResidualTarget
1e-05
3.单击OK。
九、写出求解文件
1.单击写出求解文件
。
2.进行如下设置:
Setting
Value
Filename
NonNewton.def
QuitCFX–Pre
(Selected)
3.选择StartSolverManager,单击Save。
十、CFX求解管理器设置
1.保证已经显示DefineRun。
2.单击StartRun。
3.选择Yes,进入后处理。
十一、后处理
(一)显示速度矢量
1.在视图空白区域中单击右键,选择PredefinedCamera>ViewTowards-Z。
2.创建一个新的平面,命名为Plane1。
3.进行如下设置:
Tab
Setting
Value
Geometry
Definition>Method
PointandNormal
Definition>Point
0,0,0.02
Definition>Normal
0,0,1
PlaneBounds>Type
Circular
PlaneBounds>Radius
0.3[m]
PlaneType
Sample
PlaneType>RSamples
32
PlaneType>ThetaSamples
24
Render
DrawFaces
(Cleared)
4.单击Apply。
5.创建一个新的矢量图,命名为Vector1。
6.进行如下设置:
Tab
Setting
Value
Geometry
Definition>Locations
Plane1
Definition>Variable
Velocity
Symbol
SymbolSize
3
7.单击Apply,得到速度矢量图,见图1.1.2。
图1.1.2速度矢量图
(二)显示速度云图
1.创建一个新的云图,命名为Contour1。
2.进行如下设置:
Tab
Setting
Value
Geometry
Definition>Locations
Assembly
Definition>Variable
Velocity
3.单击Apply,得到速度云图,见图1.1.3。
4.进行如下设置:
Tab
Setting
Value
Geometry
Definition>Locations
Assembly
Definition>Variable
Pressure
5.单击Apply,得到压力云图,见图1.1.4。
图1.1.3速度云图图1.1.4压力云图
6.退出CFX后处理。
1.1.3批处理方式
批处理方式需要的文件有:
网格文件、CCL命令文件、pre命令文件、后处理cse命令文件。
一、写出CCL命令文件
1.由CFX界面做好1.1.2分析步骤的第一步~第八步。
2.选择File>ExportCCL。
3.在Filename中,输入CCL_NonNewton.ccl。
4.点击Save。
5.退出CFX前处理。
二、形成pre命令文件
(一)开始批处理记录
1.重新打开ANSYSCFX前处理。
2.选择Session>NewSession。
3.在Filename中,输入pre_NonNewton.pre。
4.选择Session>StartRecording。
5.选择File>NewSimulation。
6.选择General,点击OK。
(二)导入网格
1.目标树中右键点击Mesh,选择ImportMesh。
2.选择文件NonNewtonMesh.gtm。
3.单击Open。
(三)读入CCL命令文件
1.选择File>ImportCCL。
2.在Filename中,选择CCL_NonNewton.ccl。
3.点击Open。
(四)写出求解文件
1.单击写出求解文件
。
2.在Filename中,输入NonNewton.def。
3.点击Save。
4.退出CFX前处理。
三、运行pre命令文件
1.重新打开ANSYSCFX前处理。
2.选择Session>PlaySession。
3.在Filename中,选择pre_NonNewton.pre。
4.点击Open。
四、CFX求解管理器设置
1.保证已经显示DefineRun。
2.点击StartRun。
3.选择Yes,进入后处理。
五、形成后处理cse命令文件
1.选择Session>NewSession。
3.在Filename中,输入cse_NonNewton.cse。
4.选择Session>StartRecording。
5.重复1.1.2分析步骤的十一步。
六、运行后处理cse文件
1.打开CommandEditor。
2.复制后处理cse文件中的命令,到CommandEditor中。
3.点击Process,运行后处理命令。
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