[发明专利]一种沉淀气浮池气浮区流体力学模型的建立方法

权利要求书

1.一种沉淀气浮池气浮区流体力学模型的建立方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：利用前处理软件建立网格，采用ICEM建立网格；

步骤2：网格建立后对模型进行定义，模型定义采用Fluent的定义方式，利用软件操作定义计算模型、混合流模型、湍流模型、物相、边界条件；

步骤3：利用计算软件进行迭代计算及后处理，得到各模型气相流迹图、气相体积分布云图以及气相体积分数曲线。

2.根据权利要求1所述的一种沉淀气浮池气浮区流体力学模型的建立方法，其特征在于，步骤1中采用ICEM建立结构网格，具体建立方法步骤如下：

(1)设定工作目录；为方便记录，选择工作目录为桌面；

File→Change Working Dir→Desktop

(2)创建Point；根据图形计算各点坐标，通过输入坐标的方法输入一个基准坐标，剩余坐标可手动输入，也可经过偏移基准坐标的方法建立；

Geometry→Create Point→Explicit Coordinates→Base Point and Delta

(3)创建Curve；本试验池型较为方正，故采用连两点成线段的方法创建线条，选择时注意按照顺序选择，否则创建Curve会失败；

(4)定义Part，完成后检查是否正确；ICEM中Part的名称将会是网格生成后边界的名称，在此时进行定义，不仅可以明确边界，还可简化在求解器中的定义过程。针对本试验，建立Part包括：待处理水入口(IN1)、两个回流溶气水入口(IN2、IN3)、处理后出水口(OUT1)、两个池顶自由液面(OUT2、OUT3)、墙面(WALL)；

Model→Parts→Create Parts→Part→Create Part by Selection→Selectentities

(5)创建Surface并定义Surface的Part。Surface为网格数据提供指针，是建立网格节点的基础，ICEM提供了多种Surface生成方法；如根据Point或Curve创建，拉伸、旋转Curve生成面，偏移、分割、合并已有面等方法；本试验首先通过Points建立基础运算面，然后通过Curve切割掉不需计算的小面，即实际池体的墙面；剩余区域为计算面，即实际流体运动区域；选择Points注意按照一定的方向，顺时针或者逆时针，否则无法生成正确的Surface；Part定义方法同(4)；

Geometry→Craet/Modify Surface→Simple Surface→From 4Points→Selectlocations→Apply→Segment/Trim Surface→By Curve→Select Curves→Apply

(6)删除多余Curve；因个人操作或面生成方法本身可能会出现额外的线，这些多余的线会给后期计算块的生成造成不必要的麻烦，故在面建成后将多余Curve删除；并删除模型树中默认生成的GEOM的Part；注意删除时隐藏所有定义后的Part。正确生成Surface并删除多余Curve进行整理后；

Geometry→Delete Curve→Select Curve(s)→V

Model→Parts→GEOM→Delete

(7)创建Block；因Block是生成结构化网格的基础，故其建立起到至关重要的作用；创建前，首先分析几何模型，将其分解成为拓扑结构，然后建立；

Blocking→Craet Block→Part→FLUID→Initialize Blocks→Type→2D Planar→Apply

(8)划分Block；将Block划分为小块，一是便于计算，二是便于去除非计算区域块；

Blocking→Split Block→Select Edge→Split→Prescribed Point→Select Point

(9)删除无用Block；对于试验池型而言，池壁部分为不需计算区域，故需删除其相应的Block；

Blocking→Delete Block→Delete permanently→Select Blocks→Apply

(10)建立映射并检查；建立几何模型与Block之间的映射，本试验中主要是Edge和Curve之间的映射；

Blocking→Associate→Associate Edge to Curve→Project vertices→SelectEdge→Select compcurve→Apply

(11)定义网格节点数；节点数定义方法可根据等分线或等距建立，点距越小，网格越小，相同大小区域内网格数越多，计算越精确，但当网格小到一定程度后，不仅计算量大大提高，计算精度并没有提高，本试验正式进行前，采用多种点距进行试验，最终采用尽量满足等距5mm建立节点；设置定义时，通过计算后手动输入节点数控制点距为5mm；

Blocking→Pre-mesh Params→Edge Params→Select Edge→Nodes→Mesh Law→BiGeometric→Copy Parameters→To All Parallel Edges→Apply

(12)生成网格；通过以上定义；

(13)检查网格质量；本试验采用Determinant 2×2×2(基础行列式)和Angle(角度)两个方面检查网格质量；正常网格质量在0～1之间，值越大表明网格质量越好，故在网格建立后检查网格质量，若出现较小值时说明网格建立尚需进行修改优化；

Blocking→Pre-mesh Quality Histograms→Criterion→Determinant 2×2×2/Angle→Apply

(14)保存网格；检查并修正网格后保存网格，作为后期计算的基础；

Model→Blocking→Pre-mesh→Convert to Unstruct Mesh→Current Coordinatesystem is global→File→Mesh→Save Mesh As

(15)选择求解器并导出用于求解器计算的网格文件；因求解器采用Fluent 14.5，故需保存格式为.msh；

Output→Select Solver→Fluent-V6→Apply

Output→Write input→NO→Grid dimension→2D→Output file→Done 。