EDEM - Fluent - CFD风道耦合

简述：利用多软件协同合作，建立耦合接口进行耦合
此篇利用了solid works 2016、 workbench 2018、EDEM 2018、Fluent 2018、CFD 2018五个软件，进行仿真耦合等的操作，具体流程如下
1、solid works建模得到step格式的模型文件
2、Workbench画网格、设置命名流体进出口
3、在workbench中的setup显示形成FFF.mesh文件并保存
4、EDEM导入step模型文件，进行EDEM耦合仿真前期处理
5、Fluent中读取FFF.mesh文件，进行Fluent耦合仿真的前期处理
6、进入CFD 当中进行后处理绘制速度云图等

1、solid works建模得到step格式的模型文件

solid works建模：机械管道和流体模型实体都要建立；且必须在同一基准面建立，拉伸方向也要相同（即要在同一坐标系中建模，否则后期导入到其他软件中会出现坐标丢失的情况）

2、Workbench画网格、设置命名流体进出口

导入模型：将step格式文件拖入workbench工作界面中

建立连接Fluent模型：
点击流体，生成流体栏框

连线：geometry相互连接

编辑几何，其主要目的是检查几何体是否无误

Generate刷新得到几何体

检查无误关闭DM

回到workbench主界面

进入mesh画网格、设置进出口

找到mesh开始插入method、sizing
插入method

选中实体apply

强制网格六面体化，这样后期计算的快

插入sizing控制网格大小

选中实体apply，改变网格大小为10mm

点击mesh—右键—update或者generate

生成网格中：网格越密时间越长

生成网格如下

开始设置进出口：inlet、outlet

右键创建命名区

设置此面为inlet1

同理设置此面为inlet2

设置下面两个面为outlet

检查所有进出口设置：

检查无误关闭M软件窗口

回到workbench工作界面中发现mesh处有闪电符（没有刷新）

右键刷新：

刷新成功

3、在workbench中的setup显示形成FFF.mesh文件并保存编辑进入setup主要是

看是否有模型显示，是否出误

检查无误：红色为压力出口、蓝色为入口

关闭setup，自动生成FFF.mesh文件
回到workbench工作界面保存文件（保存至建立好的非中文耦合文件夹之中）

保存好了之后关闭workbench暂时用不到了

4、EDEM导入step模型文件，进行EDEM耦合仿真前期处理

EDEM耦合仿真前期处理包括
1、导入模型
2、增设颗粒：颗粒的形状、大小、密度、泊松比等等，刷新数据
3、增设装备材料
4、增加碰撞关系
5、增设虚拟平面
6、在虚拟平面上建立颗粒工厂，工厂数目与增设颗粒种类一致
7、设置仿真环境：重力加速度、有效仿真区域等
8、检查基本数据
9、点击仿真按钮进行保存
10、设置时间步长、仿真时长、网格大小等
11、打开耦合接口或者直接经行开始仿真（本文是打开耦合接口）
1导入模型
（此次不给颗粒设置初速度后期可以给颗粒工厂生成一个初速度或者让颗粒上下周期性震荡）

浏览找到之前建立的耦合仿真文件夹----找到step格式的模型文件—OK

修改单位制：改成以厘米为单位

下图选择默认

确定OK后模型成功导入：

修改模型名称：不能出现特殊符号，中文等这个就不行

增加碰撞材料：颗粒（米糠、碎米）、装备材料（铁）并且需要全部命名
米糠的添加及其相关参数（密度）的设定以及颗粒形状的增加以及半径的设置
增加颗粒

重命名该颗粒：mikang

设定密度参数：1600

添加颗粒形状：mikang—右键—add particle

选择mikang为单球模型

设置mikang半径为0.14mm

计算当前模型数据：一定要点击calculate properties 否则后面会报误

此后可以看到：

增加颗粒

重命名：suimi

设定密度参数：1500

增加suimi形状点击suimi—右键—mikang—右键—add particle

设置suimi为单球模型，半径设置为0.75mm

同样的一定要：计算当前模型数据：一定要点击calculate properties 否则后面会报误

添加装备材料：

重命名：

添加碰撞：米糠、碎米、铁三种材料所有碰撞可能都要添加到
米糠–米糠米糠-碎米米糠-铁碎米-碎米碎米-铁

添加铁的碰撞:碎米-铁米糠-铁

再次点击加号发现显示已经添加完毕，没有更多碰撞可添加不能够再添加了：

添加米糠的碰撞：

米糠的碰撞有：米糠-米糠、米糠-碎米、米糠-铁（上一组添加过了）

不能在添加了

添加碎米的碰撞：

至此碰撞全部设置完毕
增设颗粒工厂：在geometry中添加虚拟几何平面以生成颗粒工厂
增加虚拟平面：geometry–右键—add geometry —平面polygon

将添加的平面设置为虚拟平面

设置平面的相参数：
观察发现插入平面和XY平面重合，我们需要的是与ZX平面平行，且平面高度距离ZX面150毫米，高度约-180的平面（模型参数为长700、高400、厚度300毫米）

设置参数如下：绕X轴旋转90度、设置高度：-180，设置插入两边长度为300、400mm
修改完参数点击一下参数栏的空白处以刷新数据

复制该平面

修改高度-140mm

同样的复制平面2生产平面3，修改平面高度-100

逐一设置颗粒工厂：由于颗粒材料有俩种：米糠、碎米，因此每个平面要生成两个种颗粒即每个平面要增加两个静态颗粒工厂（即一次生成若干颗粒的而不是持续生成颗粒）
点击平面1，—add factory

设置相关参数：改成总质量100kg，每秒生成700个颗粒，生成颗粒为米糠

静态转换：将动态工厂转化为静态

确认后，修改颗粒数为700

复制颗粒工厂

修改生成颗粒类型碎米suimi

重复上述增设颗粒工厂的操作，完成2、3平面上米糠、碎米工厂的建立

设置仿真环境：重力加速度、仿真有效区

此步完成后进行数据参数检查（一般都会是颗粒没有重新计算或者是颗粒工厂的类型弄错了，或者误以为设置颗粒模型的参数为直径而不是半径从而使得颗粒设置过大）
经检查无误后进行下一步保存

设置时间步长、网格大小等（如果一般建议设置时间步长为25%-35%否则电脑容易崩溃）

打开耦合按钮：

此时将鼠标放在耦合按钮处，会出现一串数字：没有服务的字眼serve
证明只是打开了单方面的耦合接口，并没有建立起耦合
至此EDEM耦合仿真前期处理全部完成，保持EDEM界面最小化，开始经行fluent等的前处理等

5、Fluent中读取FFF.mesh文件，进行Fluent耦合仿真的前期处理

Fluent耦合仿真前期处理流程包括
1、导入模型、打开模型文件
2、显示并检查模型
3、设置粗糙的仿真环境（瞬态、稳态；重力加速度等）
4、选择（标准k-e湍流）仿真模型
5、选择仿真流体类型（一般默认为空气）
6、设置边界条件（出入口速度、压力出口）
7、初值化
8、根据前面的仿真环境设置设置自动保存
9、设置仿真步长并开始计算（先不建立耦合接口，计算一段时间是为了降低误差然后紧接着计算，切记不要再次计算前不要初值化）
10、建立Fluent中的耦合接口
11、导入EDEM模型完成耦合
12、回到EDEM中去检查EDEM的耦合接口是否处于服务状态
13、紧接着开始计算

导入模型：打开之前在workbench中保存的FFF.mesh文件

弹出默认浏览窗口：

此时我们需要找到之前保存在耦合文件夹中的FFF文件夹中的MESH文件打开

但是我们发现模型没有显示

点击display显示模型

检查模型相关参数：确定坐标位置是否遗失（一般的进行耦合练习，流体管道与机械管道如果是在同一个坐标系以同一个坐标原点建立的，其空间坐标位置是不会改变的）

设置重力加速度：

进行仿真求解的系相关设置：
打开model点击Viscous

选择标准的k-e湍流模型，其余参数保持默认

检查流体类型：选择空气

（如果仿真流体不是空气则需要进行编辑从库里调用copy）

设置边界条件：设置出入口速度以及压力出口
设置入口1 inlet1的速度为4米每秒

设置入口2 inlet2的速度为-6米每秒

设置压力出口一般默认出口为压力出口，这里我们需要查看一下

初值化：选择标准初值化、加载全部区域、点击初值化

弹出窗口选择OK

设置自动保存：一般瞬态采用每二十秒自动保存一次（截图中非瞬态为笔误），稳态不采用自动保存
（点击右上角general的可以检查自己是瞬态还是稳态）

***一般的建立耦合接口之前会采用稳态计算一段时间，降低误差之后再建立耦合接口进行计算***因此这部两个紧接着的截图暂时可以忽略

设置计算步长，步数为200

先不建立耦合接口，开始计算一段时间是为了降低误差

建立fluent的中耦合接口
自定义–函数—manage

弹出下图：

我们需要将购买的耦合接口路径找到并复制

复制耦合接口路径、加载耦合接口、选中我们复制的耦合接口（该耦合接口需要购买淘宝上就有一般十几块）

11、导入EDEM模型完成耦合
点击拉格朗日并选中fenli3
点击lift model 并勾选前两个

点击open找到之前EDEM前处理保存的文件并打开（2KB）

点击OK即可

点击OK后发现以下字样代表fluent中耦合建立成功

12、回到EDEM中去检查EDEM的耦合接口是否处于服务状态
可以看到有服务字样耦合完全建立成功

针对前面瞬态的参数设置：每20秒保存一次（如果电脑内存不够建议上面是步数设置为200，每500步自动保存一次）

13、紧接着开始计算
由于之前为了减小误差开始计算了一段时间，故再次计算前不得初值化，否则就是从零开始计算

设置每步计算时间为5e-4,设置总步数为500步，更改数据，开始计算

可以观察到，步长计算步数，通过计算曲线可以观察其数值是否收敛

6、进入CFD 当中进行后处理绘制速度云图等

从Fluent到CFD后处理（绘制速度云图）
在fluent里将耦合仿真计算的结果和数据都保存好

打开CFD软件—点击file—load results

浏览找到所需要的文件

确认后可以观察到模型加载出来了

由于我们要观察其纵向的速度分布图，因此我们要在模型中间插入一个平行于XY平面的参考面

设置插入平面的相关参数

根据模型以及坐标系将该面的参数进行修改，注意开始先选择 sample(面都大小不是贴合模型的用来观测其位置的)

修改参数后一定要点击apply 否则参数修改失败

可以观察到面成功插入，但插入面太大了

将插入面的类型改为slice

点击apply，发现

刚好贴合

绘制速度云图：
点击上方的角标确认

设置云图的相关参数

点击apply便得到了速度云图

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