ANSYS教学算例集FL_螺旋盘管风道仿真优化设计(内部培训)

ANSYS教学算例集

螺旋盘管风道仿真优化设计

撰写：CC

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2019年10月30日

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关键字：算例来源：ANSYS FLUENT

1.摘要 (1)

2. 案例描述 (1)

3. 操作步骤 (1)

3.1. 导入case设置与结果查看 (1)

3.2. 定义优化目标 (6)

3.3. Mesh Morpher设置 (8)

4. 本章小结 (14)

1. 摘要

本算例使用ANSYS Fluent 19.0软件，对螺旋盘管风道系统进行仿真优化，文档内包含详细的网格导入、模型选择、材料物性、边界条件、求解参数、后处理的设置。通过仿真优化计算获得风道出口结构形状。

2. 案例描述

本算例仿真的风道系统包含一个速度进口和两个压力出口，进口速度为1m/s，出口压力为大气压。流动假设为层流流动，本例初始提供原始几何计算结果。由原始几何设计得到的出口流量（盘管口和直管口）并不相等。本例的任务是通过Fluent Mesh Morpher功能的优化达到出口直管的形状改变流动，进而实现两个出风口流量一致的设计指标

3. 操作步骤

3.1. 导入case设置与结果查看

3.1.1. 创建工作目录并启动Fluent

在硬盘上创建英文名称的文件夹（例如Helix），将case文件

helix_original.cas.gz和data文件helix_original.dat.gz拷贝至该目录下。启动Fluent 19.0，在Fluent Launcher中，Dimension选择3D，Display Options中勾选Display Mesh After Reading和Workbench Color Scheme，Processing Options选择Serial，

设置使用单核计算（用户可以根据现有的硬件资源和License授权酌情选择合适的并行数），更改Working Directory路径至该网格文件目录下，点击OK启动Fluent 19.0。

3.1.2. 导入已有计算文件

菜单中点击【File】>【Read】>【Case & Data…】，选取case文件

helix_original.cas.gz，点击OK导入已有结果的计算case。此时，图形界面中可以查看导入case的网格。

3.1.3. Models模型设置确认

在最左侧的树中，鼠标左键双击【Setup】>【Models】，进行物理模型设置检查。

展开树中【Setup】>【Models】，可以观察到Viscous选项后括号中为Laminar，表示粘性计算模型使用的是层流模式，同时观察到Energy选项后括号中为Off，表明计算涉及温度，不考虑能量方程。

3.1.

4. Materials材料设置查看

在最左侧的树中，鼠标左键双击【Setup】>【Materials】>【Fluid】>【stuff】，进行材料物性设置的查看。

在弹出的Create/Edit Materials窗口中，查看Properties下的Density值为

1kg/m3，Viscosity值为0.0005kg/m-s。点击Cancel退出对话框。

3.1.5. Cell Zone Conditions设置检查

在最左侧的树中，鼠标左键双击【Setup】>【Cell Zone Conditions】>【Fluid】，进行体网格区域条件的查看。

在Cell Zone Conditions的Task Page中Material Name为stuff，表明之前设置的流体材料属性已经应用在计算域中。

3.1.6. Boundary Conditions设置查看

在最左侧的树中，鼠标左键双击【Setup】>【Boundary Conditions】，进行边界条件的设置查看。

3.1.6.1. 出口边界条件查看

在Boundary Conditions的Task Page中，点击Operating Conditions…，参考压力为101325Pa，鼠标左键双击helix-outlet，在Momentum选项卡中，Gauge Pressure值为0；鼠标左键双击straight-outlet，在Momentum选项卡中，Gauge Pressure值同样为0，表示直管出口和盘管出口绝对压力皆为一个标准大气压。