钢包精炼数值模拟教程

安装步骤安装步骤 需要安装的软件：Exceed Gambit Fluent Exceed 是在 windows 环境下模拟 unix 的软件 Gambit 是 fluent 的前处理软件， 用来为 fluent 划分网格的而 gambit 必须在 unix 环境下才可 以运行（这主要是过去unix 系统在并行计算有很强优势，从前的很多软件都是在装有 unixFluent 安装顺序：首先安装 Exceed，再装 Gambit 和 Fluent（一定要按这个顺序，否则 后面运行会出错） 1. 安装之前，记得时间调整到2005年。 2. 先装 exceed（安装文件在 X:\Exceed.v9.0\Exceed\SET UP） ，再装gambit，最后装fluent(X 为虚拟光驱的盘符，注意，尽量安装到默认目录即 C 盘里面，以免互相冲突，或者因为软 件无法响应而不能启动) 装 exceed 的路径为 C:\Exceed.v9.0 \Exceed\Setup.，装完之 后重启电脑。 装 gambit 的路径为 C:\Gambit.v2.3.16\Fluent.Gambit.v2.3.16\gambit_install-ntx86-2.3.16 装 fluent 的路径为 C:Fluent 6.3\Fluent_install-ntx86-6.3.26. 3. 按照提示，复制许可证license 到 fluent 和 gambit 的目录里。 对于gambit是安装完之后gambit安装文件中的许可证license.dat， 大小为15KB复制到gambit 在 C 盘的安装目录/License/目录里（路径为 C: \Fluent.Inc\license） 对 于fluent是 把 其 安 装 文 件 中 的 许 可 证license.dat ， 大 小 为 4KB复 制 到 C:\Fluent.Inc\license\licmsgs.dir里面 4. 记得要设置初始环境。具体做法为：对于 Fluent：开始——程序——Fluent Inc Products——fluent6.3.26——Set Environment；对于 Gambit：开始——程序——Fluent Inc Products——Gambit2.3.16——Set Environment。 5 所有路径最好使用英文名，不会出现问题。 使用使用 1、 首先用 GAMBIT 构建目标物理模型及划分网格，网格如图 4.1 所示网格数 为 145920 个。 2、将网格文件导入 FLUENT6.3 中的 3D 求解器中求解。 3、 网格按比例缩放： 在 GAMBIT 中， 生成网格使用的单位是 mm， 而在 FLUENT 中默认单位是 m，需要缩放，以保证其几何尺寸的有效性。 Gridscale （调整长度单位 ，使之符合网格尺寸）check 检 查网格是否有错误 4、检查网格质量：网格导入FLUENT 后，对网格进行检查，以便确定是否可 直接用于 CFD 求解，若发现有错误存在，要对其进行相应的修改。 Gridcheck 检查网格是否有错误 5、设定求解器:FLUENT 提供了分离式和耦合式两类求解器，分离式求解器 主要用于不可压和微可压流动，而祸合式求解器用于高度可压流动，在计算模式 方面，FLUENT 允许用户指定是稳态的还是非稳态的，根据钢包喷吹体系的特点， 计算流场时选择稳态的分离隐式求解器。 Definemodelssolver 中选择默认 确定计算模型：钢包喷吹体系，属于典型的两项流，因此需要选择多相流模型和 湍流模型，根据需要多相流模型选择 Mixture（混合)模型。 Viscous 选择湍流模型 Multiphase 选择相的方式 如多相流 Energy 有能量方程的时候选择 6、定义材料:FLUENT 在其材料数据库中己经提供了 air(空气)和 water(水) 的物理属性，直接选取即可。 definematerials 在 fluent database 中还有许多的各种材料 若所使用的材料在数据库中不存在的话， 可以自己建立先选择一种与你想要建立 的材料状态对应的材料，在materials 对话框的中选择这种材料：name 改成想要 建立的材料名；chemical ula 改成建立材料的化学式；在对话框的下部改变 各种物理参数。最后点击 change/creat 建立材料。 7、 definephase 选择每相的材料 (设 Phase-I 为水， Phase-2为空气， 气泡直径设为1 mm， 两相间的作用力为曳力]， 曳力系数选择 Schiller and Naumann 模型，而升力和虚拟质量力可忽略， Phase-1 相 1 phase-2 相 2 Interaction 两相之间的作用力 8、设定运算环境:运算环境的选择包括参考压力的选择和重力设定两项， 在 FLUENT 中压力都是相对压力值，即相对于运行的参考压力而言的，为了方便运 算，设定参考压力为 0，参考压力的位置为(0，0，0.38m)(即:钢包模型开口)， 重力设定为(0，0，-9. 8 m/s2 )(根据模型的位置)。 Defineoperatingconditions 9、设定边界条件：将模型底部喷孔设为速度入口边界，自由液面定义为对 称边界，模型包壁和包底定义为静止的壁面边界，近壁区域选择标准壁面函数。 defineboundary conditions 其中 mixture 可以设置 湍流动能 k 和湍动能耗散率 ε Phase-2 中可以设置 气流速度 10、求解设置:本文模拟中各变量的差分格式设置如下，①、压力 (Pressure) ：Standard; ② 、 压 力 速 度 藕 合 (Pressure-velocity Coupling):SIMPLEC ；③、动量(Momentum )：First Order Upwind ；④、湍流 动能( Turbulence Kinetic Energy )： First Order Upwind ；⑤湍流耗散 速率( Turbulence Dissipation Rate) ：First Order Upwind；开始运算时松弛 按因子先用默认值，以后视残差收敛情况而定。 solvecontrolssolution 默认 Monitorsresidual 中的 plot 选中 11、设定初始条件： 选入口初始化， 用入口边界条件自动得出各场变量的初 值计算，并用 Patch 补丁命令定义整个流场在初始时全为水。 solveInitialize 定义初始条件 phase 2 volume 为0 12、 设置求解过程的监视参数(收敛残差)： 各流动变量的收敛残差定义为不 大于 10-3，并输出监视结果。 iterate 开始计算 待流场稳定以后， 混合过程的计算是通过加入示踪剂，然后计算其浓度分布 来实现的，具体如下： 13、在稳定的流场基础上，将稳态求解器选为非稳态求解。 Definemodelssolver 14、在计算模型中打开传输模型项，在传输模型中