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前言
在使用Fluent进行冲蚀（erosion）计算时，先给大家梳理一下基本思路：
准备模型和网格：
- 使用solidworks、UG等建模软件创建或导入要分析的几何模型。
- 在Fluent中导入模型并进行网格划分。确保网格质量良好，特别是在需要考虑细小尺度的冲蚀情况下，网格的细致程度很重要。
设置物理模型：
- 在Fluent中选择适当的物理模型，通常涉及流体动力学和固体运动的耦合问题。
- 针对冲蚀，需要启用颗粒跟踪模型（Particle Tracking Model），以追踪颗粒在流体中的运动和冲蚀过程。
定义颗粒属性：
- 定义流体中的颗粒属性，包括颗粒的密度、尺寸、形状等。这些属性将影响到颗粒在流场中的运动特性。
设置冲蚀模型：
- 在Fluent中选择适当的冲蚀模型，例如离散相模型（Discrete Phase Model，DPM）或欧拉-拉格朗日模型（Eulerian-Lagrangian Model）。
- 调整模型参数，如冲蚀速率、颗粒的初始条件等，以符合实际情况。
设置边界条件：
- 定义边界条件，包括流体进口和出口条件，固体表面条件等。
计算求解：
- 选择适当的求解器和求解控制策略，以确保模拟收敛和准确性。
分析结果：
- 完成模拟后，分析流场中颗粒的分布情况和冲蚀效应。
- 可视化结果，例如绘制颗粒轨迹、计算冲蚀量等，以便进行进一步的工程分析和决策支持。
一、问题描述
水流流过弯管时对弯管的冲蚀情况模拟。已知条件如下：
① 水流速度10 m/s，出口为outflow，求解过程中考虑湍流、等温及稳态条件；
② 颗粒密度1500 kg/m3，初速度与水流速度一致30 m/s，颗粒直径600 um，质量流量1 kg/s；
二、Fluent操作步骤、参数设置
1. 导入模型
打开fluent，或者workbench中的fluent，两者无差别。这里我用workbench中的fluent，可以用一般的流体流动（fluent），也可以用流体流动（带有网格划分的fluent），两者区别在名字上就可以看出，一个带有网格划分，一个不带。对于初学者，如果用一般的fluent，其中网格划分比较难上手，建议用带有网格划分的fluent，里面有比较容易上手的网格划分操作。
根据自己的喜好，选择建立模型的平台，可以用fluent中自带的space claim和design modeler，如果会其他建模软件，可以在其他平台建模，另存为相应格式导入（我用的solidworks，需另存为.IGS导入）。
- 导入之后在design modeler里边，右键更新模型
- 定义入口、出口及壁面：左键选选中模型中要定义的面（选中会变成绿色），然后右键点击命名的选择，然后左下角会弹出信息栏，进行命名，之后右击模型空白处，点击生成即可。
注意事项：导入模型更新之后，正确格式：1部件，1几何体。如果不是，请修正模型。
2. 划分网格
- 导入几何模型：右键更新
- 添加局部尺寸：如果有需要加密的地方，在Modeler中需要定义需要加密的面
- 生成面网格：可以自定义最大尺寸和最小尺寸
- 如果感觉网格质量不够，可以右键插入新任务，改进表面网格
- 添加边界层：一般3-5层即可
- 生成体网格：可以自定义最大尺寸和最小尺寸
- 如果感觉网格质量不够，可以右键插入新任务，改进体网格
本例题较简单，默认选项即可，网格模型如图所示。
3. 湍流模型设置
- 双击模型树中的粘性（或者右键单击），选用 Realizable k-epsilon湍流模型。
4. 离散相设置
-
双击离散相设置按钮，激活DPM模型，采用双向耦合，由于是冲蚀计算，物理模型选用侵蚀模型。
5. 材料设置
- 本例中流体是液态水，默认是空气，因此需要从材料数据库中添加水这种流体材料。
6. 注射器设置
- 双击上图喷射源，点击创建喷射源，喷射源设置如下
-
激活离散随即轨迹模型，设置次数为10
7. 材料参数设置
8. 流体域设置
9. 边界条件设置
- 颗粒的粒径函数定义为常数1.8x10-9，速度指数定义为常数 2.6，这些参数来自于文献。
- 壁面反弹系数如下：
- 在建立冲蚀模型时，冲击角函数被用于定义管道壁面的塑性冲蚀。本例冲击角函数如下表：
| Point | Angle | Value |
| 1 | 0 | 0 |
| 2 | 20 | 0.8 |
| 3 | 30 | 1 |
| 4 | 45 | 0.5 |
| 5 | 90 | 0.4 |
- 下面是边界条件的详细设置：
- 分三步：①壁面wall（红色） ②出口outlet （蓝色）③入口inlet （绿色）
10. 初始化及求解
-
进行初始化：① 双击初始化，点击初始化（红色），然后进行下一步操作，设置迭代次数；
②直接双击运行计算，设置迭代次数，然后鼠标右键点击运行计算，点击初始 化和计算。
-
设置迭代500次
三、CFD-solver中的后处理
1. 冲蚀云图
2. 流线图
3. 颗粒轨迹图
4. 将流线图/颗粒轨迹图放入管中一起显示
- 双击场景-点击新对象-选择网格-弹出右侧窗口-选择wall-保存（这一步是为了形成外边管的图）
四、CFD-post中的后处理
1. 在cfd-solver中导出数据
- 注意是在求解器当中进行的
2. CFD-post中的操作
- symbol中可以更改流线的箭头、大小。
- 以下同理：
五、查看任意平面内的冲蚀云图
- 随意定义一平面，查看此平面内弯管的冲蚀情况。
本例采用的是Fluent中传统的通用模型，除此之外还有Finnie、Mclaury、Oka等冲蚀模型。Fluent计算的只是颗粒的轨迹及颗粒的状态，至于壁面的冲蚀情况则是通过冲蚀模型得到，这是一个经验模型，在实际工程应用中需注意。
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