4.2 顶盖驱动流(8)

4.2顶盖驱动流
4.2.1物理模型
在一个正方形的二维空腔中充满等密度的空气，方腔每边长为0.1m，其顶板以0.1m/s 的速度向右移动，同时带动方腔内流体的流动，流场内的流体为层流。

计算区域示意图如图4-2-1所示。

图4-2-1 计算区域示意图
4.2.2在Gambit中建立模型
Step1：启动Gambit并选择求解器为Fluent5/6。

Step2：创建面
操作：→→
打开对话框如图4-2-2所示。

输入长度和宽度10，在Direction中选择XY Centered。

图4-2-2 创建面设置对话框
Step3：划分面网格
操作：→→
打开对话框如图4-2-3所示，Shift+鼠标左键选择正方形面，Internal size=0.5，其它保留默认，点击Apply确认。

划分后的网格如图4-2-4所示。

图4-2-3 网格划分设置对话框图4-2-4 计算区域网格图
Step4：设置边界类型
操作：→
●在Name栏输入边界名称wall-1，将Type栏选为Wall，在Entity栏选取Edges，并
选中方腔顶部边线。

●在Name栏输入边界名称wall-2，将Type栏选为Wall，在Entity栏选取Edges，并
选中方腔其它三条边线。

Step5：输出网格文件
操作：Fil m→export→mesh
打开对话框如图4-2-5所示，选中Export 2-D mesh 前面的复选框，输出网格文件。

图4-2-5 网格文件输出对话框
4.2.3求解计算
Step1：启动Fluent
选择2d单精度求解器，点击Run，如图4-2-6所示。

图4-2-6 启动求解器图4-2-7 网格尺寸设置对话框
Step2：导入并检查网格
1．读入网格文件
操作：Fil e→Read→Case...
找到文件后，单击OK按键确认。

2．检查网格
操作：Grid→Check
网格读入后，一定要进行网格检查，注意最小体积不能为负值。

3．网格比例设置
操作：Grid→Scale...
在Gambit中，生成网格使用的单位是cm，在Grid Was Created In下拉菜单中，选取cm，如图4-2-7所示，然后单击Scale，关闭对话框。

4．显示网格
操作：Display→Grid...
Step3：选择计算模型
1．设置求解器
操作：Define→Models→solve...
保留默认设置。

点击OK确认。

Step4：定义流体材料性质
操作：Define→Materials...
打开对话框如图4-2-8所示，在该对话框中可定义材料的物理属性，也可以从材料数据库中选择其它材料，或者创建新的材料。

在本例中，只要选择空气就可以了，在定义空气的物理性质进行一些调整。

（1）将Density的值改为1；
（2）将Viscosity中的值改为2e-05；
（3）点击Change/Create，然后关闭对话框。

图4-2-8 材料设置对话框
Step5：设置边界条件
操作：Define→Boundary Conditions...
打开“Boundary Conditions”设置对话框如图4-2-9所示。

图4-2-9 边界选择对话框
1.设置顶部壁面的边界条件
在Zone下面选择wall-1，它对应的边界条件类型为Wall，然后单击Set按键，打开wall-1边界条件设置的对话框如图4-2-10所示。

（1）在Wall Motion中选择Moving Wall，这样就可以把顶部壁面设置为运动的；
（2）在Speed中输入速度的大小0.1m/s；
（3）保留其它的默认设置；
（4）点击OK确认。

图4-2-10 顶部壁面设置对话框
2.保留其它边界的默认设置（默认其它三面为静止壁面）。

Step6：求解方法的设置及其控制
1．求解参数的设置
操作：Solve→Controls→Solution...
本例只需保持默认的求解参数设置即可。

2．打开残差图
操作：Solve→Monitors→Residual...
打开残差设置对话框如图4-2-11所示，选择Option下面的Plot，计算时将动态的显示残差曲线。

保留其它默认设置，点击OK确认。

图4-2-11 残差设置对话框
3．流场初始化
操作：Solver→Initialize→Initialize...
打开初始化对话框如图4-2-12所示，依次点击Init、Apply和Close按键即可。

图4-2-12 初始化对话框图4-2-13 迭代设置对话框4．保存case文件
操作：Fil e→Write→Case...
5.开始迭代
操作：Solver→Iterate...
打开对话框如图4-2-13所示，在Number of Iteration（迭代次数）栏内输入100；点击Iterate开始计算。

图4-2-14 迭代残差图
6.保存date文件
操作：Fil e→Write→Date...
迭代大概85次后，计算收敛，保存Date文件。

4.2.4计算结果
1.显示流函数等值线图
操作：Display→Contour...
打开对话框如图4-2-15所示。

（1）在Contour Of下拉列表中选择V elocity...和Stream Function；（2）点击Display。

图4-2-15 等值线设置对话框
流函数等值线图如图4-2-16所示。

图4-2-16 流函数等值线图
2．显示速度矢量图
操作：Display→V ectors...
打开“Vectors”设置对话框如图4-2-17所示。

保留默认设置，点击Display。

速度矢量如图4-2-18所示。

图4-2-17 速度矢量设置对话框
图4-2-18 速度矢量图。