水流对沙滩冲刷过程的数值模拟.doc

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1、5.3水流对沙滩冲刷过程的数值模拟5.3.1案例简介本案例是对水流冲刷沙滩过程的气固液三相流进行数值模拟，如图5-3-1所示，这是一个简化的二维模型，区域总长度为2000mm，总高度为500mm，下半部为一倾斜的沙子区域。水流从左上角的100mm高的进口流入，进入区域冲刷沙子，然后从右侧500mm高的出口流出。通过模拟，可清楚的看到水流对沙滩的冲刷过程，已经气固液三相的分布情况。图5-3-1水流冲刷模型5.3.2Fluent求解计算设置1．启动Fluent-2D（1）双击桌面Fluent14.0图标，进入启动界面。（2）选中Dimension→2D单选按

2、钮，取消对DisplayOptions下的三个复选按钮的选择。（3）其它保持默认设置即可，单击OK按钮进入Fluent14.0主界面窗口。2．读入并检查网格（1）执行菜单栏中的File→Read→Mesh命令，在弹出的SelectFile对话框中读入convection.msh二维网格文件。（2）执行菜单栏中的Mesh→Info→Size命令，得到如图5-3-3所示的模型网格信息：共有14342个节点，28411个网格面，14070个网格单元。（2）执行菜单栏中的Mesh→Check命令。反馈信息如图5-3-4所示，可以看到计算域三维坐标的上下限，检查最

3、小体积和最小面积是否为负数。图5-3-3网格数量信息图5-3-4Fluent网格信息3．求解器参数设置（1）单击选择左边workspace中ProblemSetup→General命令，在出现的General面板中进行求解器的设置。（2）General面板中，开启重力加速度。单击选中Gravity复选按钮，Y(m/s2)文本框输入-9.8，Time下选中Transient单选框，其它求解参数保持默认设置，如图5-3-6所示。图5-3-6求解参数设置（4）单击选择ProblemSetup→Model命令，对求解模型进行设置，如图5-3-7所示。（5）双击M

4、odels→Viscous-Laminar选项（或选中Viscous-Laminar，然后点击Edit），打开ViscousModel窗口。（6）在弹出的窗口中，Model下选择k-epsilon(2eqn)单选按钮，其他保持默认，如图5-3-8所示，单击OK按钮，启动k-e湍流方程。图5-3-7计算模型选择图5-3-8湍流模型选择（7）再次回到Models面板，双击Multiphase-off选项，打开MultiphaseModel窗口。单击选中Model下Eulerian单选按钮，NumberofEulerianPhases设置为3，如图5-3-9所

5、示，单击OK完成设置。图5-3-9多相流模型选择4．定义材料物性（1）单击选择ProblemSetup→Materials命令，在出现的Materials面板中对所需材料进行设置，如图5-3-10所示。（2）双击面板中的Materials→Fluid选项，弹出材料物性参数设置对话框，如图5-3-11所示。（3）材料物性参数设置对话框中，单击FLUENTDatabase按钮，打开FLUENTDatabaseMaterials窗口，FLUENTFluidMaterials下选择water-liquid(h2o<1>)选项，如图5-3-12所示，单击Copy，

6、复制水的物性参数。（4）单击Change/Create按钮，保存对水物性参数的更改，单击Close关闭窗口。（5）Name文本框输入sand，ChemicalFormula清空，Density(kg/m3)设置为2500，Viscosity(kg/m-s)设置为10，如图5-3-13所示，单击Change/Create按钮，完成设置。图5-3-10材料选择面板图5-3-11空气物性参数图5-3-12水物性参数设置图5-3-13沙子物性设置5．两相属性设置（1）单击选择ProblemSetup→Phases命令，在出现的Phases面板中对所需材料进行设置

7、，如图5-3-14所示。（2）双击Phases下phase-1-PrimaryPhase选项，打开PrimaryPhase窗口，Name中输入air，PhaseMaterial右侧下拉菜单选择air选项，如图5-3-15所示。（3）双击Phases下phase-2-PrimaryPhase选项，打开PrimaryPhase窗口，Name中输入water，PhaseMaterial右侧下拉菜单选择water-liquid选项，如图5-3-16所示。（4）双击Phases下phase-3-PrimaryPhase选项，打开PrimaryPhase窗口，Nam

8、e中输入sand，PhaseMaterial右侧下拉菜单选择sand选项，选中G