三维弯管水流速度场模拟的Tecplot后处理实例

1.实例概述

如图5-47所示的三维弯管，水流以0.1m/s的速度从入口进入。下面用FLUENT 6.3和Tecpolt软件共同模拟该管道内的速度场。

图5-47 三维弯管几何模型

2.模型的建立

01 单击Geometry→Volume→Create Real Torus，弹出Create Real Torus面板，如图5-48所示。在Radius1和Radius2中分别输入10和1，保持Center Axis为Z轴，单击Apply按钮，出现三维圆环，如图5-49所示。

图5-48 Create Real Torus面板

图5-49 三维圆环

02 建立分割体。单击Geometry→Volume→Create Real Brick，在弹出的Create Real Brick对话框的Width、Depth、Height文本框中分别输入30，单击Apply按钮，生成分割立方体。

03 移动分割体。单击Geometry→Volume→Move/Copy Volumes，在Move/Copy Volumes面板中选择新建立的立方体，X轴方向移动−15，Y轴方向移动−15，Z轴保持0，单击Apply按钮，如图5-50所示。

图5-50 分割体与圆环

04 单击Geometry→Volume→Split Volume，弹出Split Volume面板，如图5-51所示。第一行的Volume选择圆环，第二行的Volume选择立方体，单击Apply按钮，即将圆环分割成1/4和3/4部分，如图5-52所示。

05 擦除多余几何体。单击Geometry→Volume→Delete Volume，选中需要擦除的几何体积，单击Apply按钮，即得到管道拐角处的几何体，如图5-53所示。

06 建立管道直道。单击Geometry→Volume→Create Real Cylinder，在Create Real Cylinder面板中输入Height：10；Radius1：1；Radius2：1；Axis Location选择Positive Y，单击Apply按钮，生成一个圆柱体。同理，在X轴方向上生成一个同样尺寸的圆柱体。

图5-51 Split Volume面板

图5-52 分割后的几何体

07 移动圆柱体。单击Geometry→Volume→Move/Copy Volumes，在Move/Copy Volumes面板中选择Y轴方向的圆柱体，沿X轴方向移动−10；选择X轴方向上的圆柱体，沿Y轴方向移动−10，单击Apply按钮，即生成管道几何体模型，如图5-54所示。

图5-53 管道拐角处的几何体

图5-54 管道几何体模型

08 将生成的三段几何体合并。单击Geometry→Volume→Unit Real Volumes，即将三段几何体合成为一体。

3.网格的划分

01 单击Mesh→Face→Mesh Faces，打开Mesh Faces面板，选中直管的截面，选择Quad、Pave的划分方式，Interval Size输入0.15，单击Apply按钮，完成面网格的划分，如图5-55所示。

02 单击Mesh→Volume→Mesh Volumes，Mesh Volumes面板，选中几何体，选择Hex/Wedge、Cooper的划分方式，Interval Size输入0.5，单击Apply按钮，完成体网格的划分，如图5-56所示。

03 单击Zones→Specify Boundary Types，在Specify Boundary Types面板中直管一边的截面定义为速度入口（VELOCITY_INLET），名称为in；将另一边的截面定义为自由出口（OUTFLOW），名称为out；选择剩下的壁面定义为WALL。

图5-55 面网格的划分

图5-56 体网格的划分

04 执行File→Export→Mesh命令，在文件名中输入pipe.msh，不选择Export 2-D（X-Y）Mesh，确定输出的为三维模型网络文件。

4.求解计算(www.xing528.com)

01 启动FLUENT 6.3，在弹出的FLUENT Version对话框中选择3d计算器，单击Run按钮。

02 执行File→Read→Case…命令，读入划分好的网格文件pipe.msh。然后进行检查，执行Grid→Check命令。

03 执行Grid→Scale...命令，将尺寸变为dm。

04 执行Define→Models→Solver…命令，弹出Solver对话框，保持默认值，单击OK按钮。

05 执行Define→Materials命令，单击Fluent Database按钮，在Fluent Database Materials下拉列表框中选择water-liquid[h2o<1>]，如图5-57所示。顺序单击Copy、Change/Create和Close按钮，完成对材料的定义。

图5-57 Fluent Database Materials对话框

06 执行Define→Operating Conditions…命令，保持默认值，单击OK按钮。

07 执行Define→Boundary Conditions…命令，弹出Boundary Conditions对话框。在列表中选择fluid，在弹出的fluid面板中选择Material为water-liquid，单击OK按钮。在列表中选择in，其类型（Type）为velocity-inlet，单击Set…按钮，在Velocity Magnitude文本框中输入0.1，单击OK按钮。

08 执行Solve→Control→Solution…命令，保持默认值，单击OK按钮。

09 执行Solve→Initialize→Initialize…命令，在弹出的Solution Initialize对话框中选择in，顺序单击Init、Apply、Close按钮。

10 执行Solve→Monitors→Residual…命令，在Residual Monitors对话框中选中Plot，收敛精度均为0.001，单击OK按钮。

11 执行Solve→Iterate…命令，设置Number of Iteration为100，单击Iterate按钮开始解算。

12 执行Display→Contours...命令，在Contours of下拉列表框中选择Velocity，不勾选Filled，单击Display按钮，出现管道速度轮廓图，如图5-58所示。再在Surface列表中选择out，显示出口处的速度轮廓图，如图5-59所示。

图5-58 管道速度轮廓图

13 执行Display→Vectors…命令，在Surfaces列表中选择out，单击Display按钮，即得到出口处的速度矢量图，如图5-60所示。

14 计算完的结果要保存为case和data文件，执行File→Write→Case&Data…命令，在弹出的文件保存对话框中将结果文件命名为pipe.cas，case文件保存的同时也保存了data文件pipe.dat。

图5-59 出口处的速度轮廓图

图5-60 出口处的速度矢量图

5.Tecplot软件的后处理

01 单击File→Export命令，出现Export对话框，如图5-61所示。在File Type选项组中选择Tecplot，Surface选项组全选，Functions to Write选项组中选择Velocity Magnitude、X Velocity、Y Velocity、Z Velocity、Axial Velocity，单击Write…按钮，保存为pipe.plt。

图5-61 Fluent软件中的Export对话框

02 双击Tecplot软件的快捷方式打开Tecplot软件。执行File→Load Data File命令导入pipe.plt。

03 数据导入后选择3D的显示方式。在Zone选项组中选择Vector，弹出Select Variables对话框，如图5-62所示。在U、V、W中分别选择X、Y、Z，单击OK按钮，就出现管道的三维速度矢量图，如图5-63所示。

图5-62 Select Variables对话框

04 执行File→Export命令，打开如图5-64所示的Export对话框。在Export Format下拉列表框中选择TIFF格式，单击OK按钮，保存图形文件pipe.tif。

图5-63 管道的三维速度矢量图

图5-64 Tecplot软件中的Export对话框