本教程演示了如何使用VOF模型和非定常离散相模型来模拟混合流体中颗粒的运动。

 1     启动Workbench并建立分析项目 

(1)在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，启动Workbench 19.2，进入ANSYS Workbench 19.2界面。

(2)双击主界面Toolbox(工具箱)中的Analysis systems→Fluid Flow(Fluent)选项，即可在项目管理区创建分析项目A。

 2     导入几何体 

(1)在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse命令，此时会弹出“打开”对话框。

(2)在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入几何体文件。

 3     划分网格 

(1)双击A3栏Mesh项，进入Meshing界面，在该界面下进行模型的网格划分。

(2)依次右键选择模型三个入口边界和一个出口边界，在弹出快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，输入名称inlet1，inlet2，inlet3和outlet，单击OK按钮确认。

(3)右键单击模型树中Mesh选项，依次选择Mesh→Insert→Inflation。boundary选择管道壁面，在Maximum Layers中输入5。

(4)右键单击模型树中Mesh选项，依次选择Mesh→Insert→Sizing。Geometry选择整个管道体，在Element size中输入0.01。

(5)网格参数设置，在Assembly Meshing中，Method选择CutCell，在Sizing中，Max Size填入4.8E-02，Curvature Min Size填入3e-03在Quality中，Smoothing选择High。

(6)右键单击模型树中Mesh选项，选择快捷菜单中的Generate Mesh选项，开始生成网格。

(7)网格划分完成以后，单击模型树中Mesh项可以在图形窗口中查看网格。

(8)执行主菜单File→Close Meshing命令，退出网格划分界面，返回到Workbench主界面。

(9)右键单击Workbench界面中A3 Mesh项，选择快捷菜单中的Update项，完成网格数据往Fluent分析模块中的传递。

 4     设置材料 

(1)双击A4栏Setup项，打开Fluent Launcher对话框，单击OK按钮进入FLUENT界面。

(2)单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，弹出Create/Edit Materials(材料)对话框。单击Fluent Database按钮弹出Fluent Database Materials对话框，选择water liquid和gasoil liquid，单击Copy按钮确认。

 5     定义模型 

(1)单击命令结构树中General按钮，弹出General(总体模型设定)面板。在SolverTime中选择Transient。勾选Gravity，在Z中填入-9.81m/s2。

(2)在模型设定面板Models中双击Multiphase按钮，弹出Multiphase Model(多相流模型)对话框，选择VOF，勾选Implicit Body Force，单击OK按钮确认并关闭对话框。

(3)在模型设定面板Models中双击Multiphase下的Phases按钮，弹出Phase(多相流设置)对话框，在Phase-1对话框中，Phase Material选择gasoil-liquid，在Phase-2对话框中，Phase Material选择water-liquid，单击OK按钮确认并关闭对话框。

(4)在模型设定面板Models中双击Discrete Phase按钮，弹出Discrete Phase Model(离散相模型)对话框，在DPM Interation Interval处输入10，Max. Number of steps处输入2500。

(5)在Discrete Phase Model对话框中，单击Injections按钮，弹出Injections对话框，单击Create按钮弹出Set Injection Properties对话框。

Injection Type选择Surface，Release of surfaces选择inlet1和inlet2，勾选Scale Flow rate by face area和Inject using normal direction，Diameter填入0.0001，Stop Time填入1，单击OK按钮确认并关闭对话框。

(6)在模型设定面板Models中双击Viscous按钮，弹出Viscous Model(湍流模型)对话框，在Model中选择SST k-omega(2eqn)，单击OK按钮确认并关闭对话框。

 6     设置边界条件 

(1)单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

(2)在边界条件面板中，双击gas_inlet弹出边界条件设置对话框。Velocity Magnitude输入2.4，单击OK按钮确认退出。

(3)在边界条件面板中，双击inlet2弹出边界条件设置对话框。Velocity Magnitude输入2.5。

Phase选择Phase-2，在Multiphase选项卡中Volume Fraction填入1，单击OK按钮确认退出。

(4)边界inlet3的设置同inlet2。

 7     初始条件 

(1)单击主菜单中Solving→Initialization按钮，弹出Solution Initialization(初始化设置)面板。

Initialization Methods中选择Hybrid Initialization，单击Initialize按钮进行初始化。

 8     计算求解 

(1)单击主菜单中Solve→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation(运行计算)面板。

在Time Step Zize中输入0.002，Number of Iterations中输入1000，单击Calculate开始计算。

(2)计算收敛完成后，单击单击主菜单中File→Close Fluent按钮退出FLUENT界面。

 9     结果后处理 

(1)双击C4栏Results项，进入CFD-Post界面。

(2)单击任务栏中Local->Isosurface按钮，弹出等值面设定面板。Variable选择Phase 2.Volume Fraction，在Value中填入0.15，单击Apply按钮确认。