攪拌模擬操作詳細教程（三）：Fluent求解器設置

前面做了很多準備工作，就是為了能導進Fluent裡面求解出一個結果，現在就基本的設置操作說明一下。

打開Fluent3D求解器，點擊File—read—mesh，在工作目錄中找到我們保存的mixingtank.msh，讀入網格文件。

讀入成功後習慣性顯示網格。點擊Display，Edge Type選擇All，即顯示所有信息。如果只需要顯示輪廓信息，則選擇Outline。顯示後如圖所示。

設置之前先要檢查網格。如果網格有問題的話是無法計算的，後面的設置也就成了無用功，所以Check是最先應該進行的操作。點擊Check，在狀態欄內會出現如下信息。看到Warning：Mesh check failed你一定認為網格檢查失敗了，其實並不是，你會發現在這之前還有6個Warning，分別指向6個交界面，原因是這6個交界面還沒有兩兩配對，在接下來進行配對後，再進行check，會發現所有的Warning都會消失。

單位轉換。Gambit和Fluent 的默認單位不一致，需要轉換。在Mesh Was Create In和View Length Unit In中全部選擇mm，點擊Scale，即轉換成功。

光順網格，點擊Smooth，再點擊Swap，直到無面可交換為止。

採用默認的壓力基求解器，求解類型屬於瞬態。重力加速度方向為Z軸負向，數值約為9.81m/s2。在Units中設置轉速單位，將默認的rad/s改為rpm（即轉每分鐘）。

打開VOF多相流模型，在Number of Eulerian Phases中保持默認的2，代表兩相流。此處採用隱式（Implicit）模式。

補充幹活：顯式（Explicit）只能用於瞬態計算。如果選擇了顯式模式，計算模式會自動轉換為瞬態計算。如果不僅僅關心多相流流動穩定後的最終形態，還關心流動的過程中多相流的分佈瞬時分佈形態，應該選擇顯式模式。

如果只關心最後的穩態解，而不關心達到最後穩定狀態之前的流動過程中的像分佈情況，那麼選擇隱式（Implicit）模式更適合。隱式模式可用於穩態計算也可用於瞬態計算。如果最後的穩態解取決於流場的初始分佈，或者入口邊界處各相的狀態不十分明確，則應選擇隱式模式的瞬態計算。如果最後的穩態解不取決於流場的初始分佈，並且入口邊界處各相的狀態很明確，則可以用隱式模式的穩態計算。

選擇標準k-?雙方程湍流模型。

設置材料。材料對話框中默認有空氣，我們需要另外添加一種攪拌材料，這裡選用水。在Fluent自帶的材料庫Fluent Database裡面選擇液態水，點擊copy，close。退出材料庫點擊Change/Create，可以看到在Fluent Fluid Materials中已經添加了水。

設置主相和副相。雙擊phase-1為air，即設置空氣為主相；雙擊phase-2為water，即設置水為副相。

設置域的運動狀態。選中rotar點擊Edit，rotar為旋轉域，也就是動域，故在對話框選中Mesh Motion，在下方的Rotational Velocity輸入500rpm，即每分鐘500轉，點擊OK 。

點擊Boundary Conditions，編輯邊界條件。在Zone中選中攪拌軸shaft，點擊Edit，在彈出的對話框中Wall Motion下方選中Moving Wall，右邊的Motion選中Absolute，即絕對運動，下方選中Rotation旋轉運動，Speed為500rpm。

在Zone中選中攪拌槳blade，點擊Edit，在彈出的對話框中Wall Motion下方選中Moving Wall，右邊的Motion默認Relative to Adjacent Cell Zone不變，即相對運動，下方選中Rotation，Speed為0（與攪拌軸共速，故相對軸運動速度為0）

交界面配對。點擊Mesh Interfaces，彈出對話框如下。前面在劃分網格時一再強調交界面的名字不可以相同，這裡我們驗證一下。對話框中的Zone1和Zone2分別是攪拌槽的靜域和動域，下面列出了我們所定義的交界面，如果我們在兩個列表中選擇同一個名稱的交界面，會提示錯誤，無法繼續進行。

按如圖所示設置三組交界面，分別命名為a，b，c（名字無所謂，不影響過程，別用中文和數字就可以）。

暫時默認計算方法與欠鬆弛因子，遇到計算收斂性不好時再進行適當修改。對all-Zones進行初始化。在沒有點擊Initialize前，旁邊的Patch是灰色不可點的。在初始化後，Patch變為可點狀態，說明在沒有初始化時，無法對網格進行相補綴。

為網格補綴相。先標記區域。點擊Adapt-Region，輸入如圖所示的範圍，點擊Mark，即定義從攪拌槽底部至20mm處的這塊區域。點擊Mark後，狀態欄會出現如下提示，即此區域包含了373196個網格單元。

點擊Patch，把剛才標記的區域定義為水。Phase中選擇water（注意，這裡的Phase是不會出現主相的。我們之前定義air為主相，所以Phase下方沒有air，因為在你補綴之後，沒有被補綴的區域將自動定義為air，無需手動設置）Variable選擇Volume Fraction，Value輸入1，Registers to Patch中選中hexahedron-r0（hexahedron-r0是剛才標記區域的一個暫存器，Mark後就會生成，如果我們此時再點一下Mark，這裡將會出現hexahedron-r1）。

建立輔助平面。點擊Surface—Iso-surface，定義Y方向輔助面，設置如下。

設置前側器。點擊Solution Animation，點上三角增加一個sequence，when選擇Time Step，點擊Define。儲存方式選擇PPM Image，Memory一般適用於佔用內存較小的2D情況，3D一般佔用內存較大，採用後兩種。Window用第二窗口（第一窗口一般用於殘差曲線），Display Type選擇Contours（雲圖）。

點擊Draw Mesh，Edge Type選擇Outline，Surface選擇剛才生成的Y輔助面，點擊Display，如圖所示。

在Contours對話框中，選中Filled，雲圖類型選擇Phase-water，Surface選擇Y輔助面，點擊Display。如圖所示。

設置自動保存。在Autosave下方輸入20，點擊Edit，選中Each time，即計算20步進行一次保存（這個與低版本不同的就是，低版本沒有Each time這一項，只要設置了數字直接會進行每次保存），File Name確定保存文件的位置。

點擊File-write-case&data，保存初始文件。點擊Run Calculation，Time Step Size（時間步長）定為0.05s，Number of Time Steps暫定為100次，Max Iterations/Time Step（每步的最大迭代次數）為20，點擊Calculate開始計算。