【正文】 15 第四章數(shù)值模擬及計算 模型的建立 需要以下建立模型 （ 1） 管徑長軸 a=10，短軸 b=10 （ 2） 螺旋管半徑 Rc=50，螺距 p=20 實際 操作步驟 （ 1） 利 用 Gambit 對計算區(qū)域離散化和指定邊界條件類型 步驟 1：啟動 Gambit 軟件并建立新文件 在路徑 C:\\ntbin\ntx86 下打開 gambit 文件 然后是建立新文件，操作為選擇 File→New 打開入圖 41 所示的對話框。 圖 41 建立新文件 在 ID 文本框中輸入 onedim 作為文件名，然后單擊 Accept 按紐，在隨后顯示的圖 42對話框中單擊 Yes 按紐保存。 圖 42 確認(rèn)保存對話框 步驟 2：創(chuàng)建幾何圖形 選擇 Operation →Geometry → Vertex 打 開圖 43 所示的對話框 。 16 圖 43 創(chuàng)建 點 的對話框 在 Global 內(nèi)輸入 x， y， z 各控制點坐標(biāo)，單擊 apply 按鈕，改點就會在控制框內(nèi)顯示出來，重復(fù)這一操作，可以得出四個點。 選擇 Operation →Geometry → edge 打開圖 44 所示的對話框 。 圖 44 創(chuàng)建 線 的對話框 在 Verticies 內(nèi) 選中點 ， 然后單擊 apply，就會出現(xiàn)一跳線 重復(fù)這個操作就會得到以下圖形 選擇 Operation →Geometry → edge 打開如圖 45 所示的對話框 17 圖 45 創(chuàng)建螺旋線 參照圖中的數(shù)據(jù)選項，單擊 apply 按鈕生成 46 所示的圖形。 圖 46 幾何圖形的顯示 選擇 Operation →Geometry →Face ，打開圖 47 所示的對話框 。 圖 47 面的創(chuàng)建 18 在 edges 內(nèi) 選中 4 條邊 ， 然后單擊 apply，就會出現(xiàn)一 個面 。 選擇 選擇 Operation →Geometry → Volume ，打開圖 48 所示的對話框 。 圖 48 體的創(chuàng)建 步驟 3：網(wǎng)格劃分 （ 1）面的網(wǎng)格劃分 對邊進(jìn)行網(wǎng)格 劃分實際上是對計算區(qū)域的邊界進(jìn)行離散化，計算區(qū)域的內(nèi)部同樣需要進(jìn)行離散化，需要對計算區(qū)域進(jìn)行面網(wǎng)格劃分。 選擇 Operation →Mesh →Face ，打開圖 49 所示的對話框 。 圖 49 面網(wǎng)格劃分對話框 19 在 Faces 后面的黃色框中選中 ，選中之后，可以看到面上的邊均變成紅色，表示選擇成功。對話框中的其它選項均保持默認(rèn)值，此時 Spacing 的類型為 Interval size，它左邊的默認(rèn)值為 1。點擊 Apply 確認(rèn) 。 （ 2） 體 的網(wǎng)格劃分 選擇 Operation →Mesh → volmues ，打開圖 410 所示的對話框 圖 410 體 網(wǎng)格劃分對話框 在 Volumes 后面的黃色框中選中 ，選中之后，可以看到面上的邊均變成紅色，表示選擇成功。對話框中的其它選項均保持默認(rèn)值，此時 Spacing 的類型為 Interval size，它左邊的默認(rèn)值為 1。點擊 Apply 確認(rèn) 。就得到如圖 411 所示的幾何圖形。 圖 411 網(wǎng)格的劃分 步驟 4：邊界條件類型的指定 在指定邊界條件之前，需要選定一個求解器，因為不同求解器的邊界類型不一樣。這 20 里選擇 Solve→Fluent5/6 ，選擇之后 Gambit 布局窗口標(biāo)題欄中的 Solve:Generic 將變成 Solve: Fluent5/6。 選擇 Operation →Zone ，打開對話框 ,指定邊界條件的類型。 首先指定面的上邊為熱源。具體操作為在 Name 右邊的白色框中輸入 inlet，選擇 Entity下面的類型為 faces， 然后在 faces 右邊的黃色對話框中選擇熱源對應(yīng)的邊 ， 在 type內(nèi)選擇類型為 VELOCITY_INLET， 點擊 Apply 之后就將 inlet 定義成了 入口面 。用同樣的方法可以將下邊定義 出口面 outlet 和內(nèi)邊加熱面 nei，保持 Gambit 默認(rèn)即可。都定義完之后，可以得到圖 412 的邊界名稱和邊界類型。 圖 412 邊 界條件的指定 步驟 5：網(wǎng)格文件的輸出 選擇 File→Export→Mesh 打開輸出文件的對話框，如圖 115 所示。 圖 413 輸出文件對話框 21 注意只有選擇了 Export 2D(XY) Mesh 選項之后才能輸出為 .msh 文件。點擊 Accept之后，窗口下面的 Transcript 內(nèi)出現(xiàn) Mesh was successfully written to ，表示網(wǎng)格文件輸出 成功。 2. 利用 Fluent 求解器進(jìn)行求解 利用 Gambit 軟件繪制出幾何圖形、劃分網(wǎng)格、指定邊界類型以及輸出 Mesh 文件，然后用 Fluent 將網(wǎng)格文件導(dǎo)入，便可以對其進(jìn)行數(shù)值求解。 步驟 1：網(wǎng)格文件的讀入、檢查及顯示 啟動 Fluent 的 3D 求解器之后，首先需要對網(wǎng)格文件進(jìn)行讀入并檢查。 啟動 Fluent 后出現(xiàn)下面的窗口，在 Versions 中選擇 3d，點擊 Run 按鈕即可。 （ 1）網(wǎng)格文件的讀入 選擇 File→Read→Case 在 C:\\ntbin\ntx86下找到 ，如圖 116 所示。 （ 2）檢查網(wǎng)格文件 選擇 Grid→Check 對網(wǎng)格文件進(jìn)行檢查，這里要注意最小的網(wǎng)格體積（ minimum volume）值一定要大于 0。 （ 3）顯示網(wǎng)格 選擇 Display→Grid ，出現(xiàn)網(wǎng)格顯示對話框，如圖 415 所示。 22 圖 415 網(wǎng)格顯示對話框 網(wǎng)格文件的各個部分的顯示可以通過 Surfaces 下面列表框中某個部分是否選中來控制。如圖 117 所示的 Surfaces 下面列表框中的都被選中，此時單擊 Display，就會看到的網(wǎng)格形狀。 步驟 2：選擇計算模型 選擇 Define→Models→Energy ，然后在出現(xiàn)的如圖 416 所示的對話框中選中 Energy Equation,單擊 OK 即完成了方程的選擇。 圖 416 能量方程的選擇對話框 步驟 3：定義 水 的物理性質(zhì) 選擇 Define→Materials, 打開如圖 417 所示窗口，在 Material Type 選項中選擇 fluid，F(xiàn)luent 默認(rèn)的 流體為空氣 air， 我們假定 流體為水 water，材料的屬性取默認(rèn)值，點擊Change/Create 按鈕，再點擊 Close 即可。 23 圖 417 水 的屬性 步驟 4：設(shè)置邊界條件 選擇 Define→Boundary Conditions ，對計算區(qū)域的邊界條件進(jìn)行具體設(shè)置。對 流體的類型選擇水， inlet 的邊界類型 VELOCITY_INLET 點擊 set，出現(xiàn)圖 418 所示的對話框，將默認(rèn)的速度改為 。 nei 邊的邊界類型為 wall， Thermal Condition 下 Temperature 右邊的白色文本框內(nèi)輸入 350K 如圖 419 所示。 圖 418 速度 邊界條件的設(shè)定 圖 419 熱源 邊界條件的設(shè)定 24 步驟 5：求解設(shè)置 （ 1）初始化 選擇 Solve→Initialize→Initialize ，打開如圖 420 所示的對話框。 Compute 內(nèi)選擇 inlet，依次點擊 Init、 Apply 和 Close 按鈕。 圖 420 初始化對話框 （ 2）殘差設(shè)置 選擇 Solve→Monitors→Residual ，打開如圖 421 所示的對話框。選擇 Options 下面的Plot 復(fù)選項，則可在計算時動態(tài)地顯示計算殘差。 將 x， y， z 的殘差設(shè)定為 1e06,并將 energy右邊的殘差設(shè)定為 1e06，然后點擊 OK 按鈕