Ansys_workbench:meshing+CFX热流固耦合计算

背 景

        笔者最近在做毕业论文的设计,涉及固体导热和流体对流换热的流固复合热交换问题。经过翻书寻找CFX软件更适合做这类分析。第一次尝试用ICEM正常画非结构化网格后导入CFX计算结果一直没有正常显示,流体没有任何温度变化。多次尝试均没有结果,初步感觉是网格绘制问题,但是无奈找不到解决方法,便使用workbench的meshing解决。在查找资料发现这样的教程比较少,所以在这里做一个简单的流程介绍。

软件版本,ANSYS_19.0

模型建立

        solidwork分别绘制固体域和流体域,由于我的计算只涉及一个面的流固耦合,其它面均采用绝热光滑壁面假设所以没有设置固体侧壁面。建模时也可以不需要使用装配图,但是一定要分成两部分。模型输出一般选择igs格式(solidwork源文件也要保存便于后期更改模型)。

meshing绘制

        一方面由于笔者实在是很懒,另一方面是没有完全搞懂Meshing结构化网格绘制方法。所以选择自动生成的方式。具体步骤如下:

step1:

        打开workbench,在Component_Systems中选择mesh放置在工作区,Geometry导入模型后右键选择DesignModeler。

在DesignModeler中不用过多操作,值需要对两个body固体域流体域重命名并合并至一个part中即可,具体操作操作树中选择两个body右键Form_new_part即可。

然后workbench中进入meshing,这里操作与icem类似,选择面(按住Ctrl即可复选)并右键选择create named selection,创建名称这一步很重要。其它面操作类似,在交界面中我只设置了流体域一侧的界面。最后导入CFX时固体域对应的面被自动选择了。(不知道是否有影响)

设置完成后就是绘制网格了,首先选择四面体网格算法,项目树种右键mesh选择insert选择method。我在method设置中选择Tetrahedrons,Algorithm选择Patch_conforming。有书中说对多体部件可混合使用Patch Conforming四面体和扫略方法生成共型网格。

        之后选择mesh后,下侧有一系列的二级菜单,Default设置中设置计算的物理性质,选择CFD并选择求解器为CFX(Fluent等都可以)。Sizing菜单中设置网格尺寸参数,这与icem中设置基本思想一致。在尺寸控制中Size Function可选择自适应(Adaptive)、近似和曲度(Proximity and Curvature)、曲度(Curvature)、近似(Proximity)以及均匀(Uniform)5个选项。

最后点击update就可以生成网格了,选择质量尺度后可以看到网格质量分布。嗯~没有负网格,平均质量分数0.84.保存即可。

回到workbench进入CFX,根据之前设置好的体和面,分别在CFX中设置对应参数,具体设置方法就不展开了,只是在Interface设置中一定要勾选Heat Transfer,并在option中选择 Interface Flux。设置好求解器求解参数后就可以计算了。



经过几个小时的计算后计算完成。

打开后处理软件后简单显示下结果。可以看到流体固体均有热量的变化,说明流固的热耦合计算完成


最后,这只是简单的流程计算,供大家参考,其中存在很多不足和疏漏希望大家能多多提供意见与指导。

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