《FLUENT流体工程仿真计算实例与应用》
课程报告
有自由表面的水流.
班 级： 车辆二班
学生姓名： 王京辉
学 号： 20153138 任课教师： 王冬屏
有自由表面的水流
一、问题描述：
一个敞开到大气的大容器，顶部半径为1m，高为1m，内部高度的1/3充满水，水上为空气。容器以角速度3rad/sec匀角速旋转。利用FLUENT-2d求解计算容器内的水流情况以及自由表面形状的变化过程。 主要参数如下： 角速度： ω=3rad/s； 空气密度：ρ=1.225kg/m3； 黏度： μ=178940kg/(m.s)； 水的密度：ρ=998.2kg/ m3； 黏度： μ=1x103kg/(m.s) 二、利用GAMBIT建模：
1、在gambit中建模时只需要建一半容器的一般模型,容器在xy平面内关于y轴对称，。如图1所示。
图1 半个容器的轮廓图
2、网格划分
进行线网格划分，如图2所示。
图2 线网格分布图
在面上创建结构化网格，如图3所示。
图3 面网格图
3、设置边界类型
（1）边X=0为压力入口 （2）边Y=0为对称轴
（3）其他为固壁 如图4所示。
图4 边界类型设置
4、保存rotat.msh文件。
三、利用FLUENT求解器进行求解
1、启动FLUENT求解器，将前处理建立的.msh文件导入到fluent-2d中。
节点数为1271，单元数为1200。进行网格检查，网格体积必须全大于0。长度单位设置为分米。 2、设置求解器
（1）定义轴对称旋转瞬态流动模型。
①在space项选择轴对称旋转流动（axissymmetric swirl）； ②在time项选择非定常流动（unsteady）；
③在velocity formulation选择绝对速度（absolute）；
④在unsteady formulation项选择一阶隐式算法（1st-order implicit），其它选择默认。
（2）设置vof模型
①在model项选择vof；
②在vof scheme项选择显式求解。 ③相得数量设置为2. （3） 设置湍流模型
Model设置为标准的κ-ε模型，其它保持默认。 3、设置流体材料和属性
从材料数据库中复制液态水，作为第二流体。 4、设置基本相和第二相
空气为基本相，水为第二相。 5、设置操作环境
在此处设置x方向的重力加速度为9.81m/s2，如图5所示。并且设置工作流体的密度，保留默认设置即可。
图5 操作环境设置
6、设置边界条件
设置容器顶部的边界条件，如图6、7所示。
图6 压力入口边界条件设置
图7 压力入口边界条件设置
设置容器固壁的边界条件，如图8。
图8 壁面边界条件设置
7、求解。
设置求解控制参数，图9所示。