|
本文演示利用ANSYS Fluent中的LES求解管道中的流動(dòng)問題。 與RANS相比，LES模擬需要更精細(xì)的網(wǎng)格及更小的時(shí)間步長，其計(jì)算成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于RANS。1 問題描述本案例計(jì)算的幾何模型較為簡單，為一個(gè)長2.5 m，直徑0.2 m的管道。
2 網(wǎng)格設(shè)計(jì)在ICEM CFD中生成計(jì)算網(wǎng)格。- 創(chuàng)建3D bounding block，并關(guān)聯(lián)edge
- 沿軸向指定網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)量320
- 指定edge上節(jié)點(diǎn)數(shù)量為55
- 指定edge上節(jié)點(diǎn)數(shù)量為55
- 轉(zhuǎn)換網(wǎng)格并輸出，網(wǎng)格數(shù)量500多萬
3 Fluent設(shè)置LES需要在瞬態(tài)下計(jì)算，為節(jié)省計(jì)算時(shí)間，可以先計(jì)算穩(wěn)態(tài)RANS。穩(wěn)態(tài)RANS計(jì)算參數(shù)：- 利用命令
/mesh/modify-zones/make-periodic創(chuàng)建周期邊界
RANS計(jì)算完畢后中切面速度分布如圖所示。
- 計(jì)算完畢后在TUI窗框輸入命令
solve/initialize/init-turb-vel-fluctuations給速度添加脈動(dòng)
- 如下圖所示激活Large Eddy Simulation
確保CFL數(shù)小于1。CFL數(shù)通過下式進(jìn)行計(jì)算
控制CFL數(shù)約為0.5，由前面計(jì)算得到主流區(qū)速度U=22.4 m/s，網(wǎng)格尺寸Δx=1e-4m，可估算出時(shí)間步長為4.48e-5 s。- 設(shè)置時(shí)間步長及時(shí)間步數(shù)開始計(jì)算
- 確保在每一步中，你的殘差下降2個(gè)數(shù)量級(jí)。
- 可以在2-3個(gè)流動(dòng)時(shí)間(FTT)內(nèi)達(dá)到統(tǒng)計(jì)上的穩(wěn)定狀態(tài)，1個(gè)FTT被定義為一個(gè)顆粒穿越整個(gè)區(qū)域所花費(fèi)的時(shí)間（本案例約為2.5/22.4=0.1117 s）。在達(dá)到統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定狀態(tài)之前，不要收集任何不穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
- 達(dá)到統(tǒng)計(jì)收斂后，可以切換采樣時(shí)間間隔和非穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集。同時(shí)可以監(jiān)測CFL數(shù)值，繪制湍流演化的q準(zhǔn)則。
|
