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1、目录1. 理论知识1.1 Gambit 软件的介绍1.2 Fluent 软件的介绍1.3 +安装介绍2. 建模过程2.1 Gambit 启动2.2 建立几何模型3. 网格划分3.1 划分网格3.2 检查网格划分情况3.3 设置边界类型3.4 输出网格文件4. 计算求解4.1 检查网格并定义长度单位4.2 设置计算模型4.3 设置流体材料属性4.4 设置边界条件4.5 求解初始化4.6 设置残差监视4.7 保存 case 文件4.8 求解计算4.9 保存计算结果5. 后期处理5.1 读入case和data文件5.2 显示网格5.3 创建相关面5.4 计算各单电池获得的质量流率5.5 绘制图表6.
2、 参考链接第一章理论知识6.1 Gambit软件的介绍GAMBIT是为了帮助分析者和设计者建立并网格化计算流体力学（CFD模型和其它科学应用而设计的一个软件包。GAMBIT通过它的用户界面（GUI）来接受用户的输入。 GAMBIT GUI简单而又直接的做出 建立模型、网格化模型、指 定模型区域大小等基本步骤，然而这对很多的模型应用已是足够了。面向CFD分析的高质量的前处理器，其主要功能包括几何建模和网格生成。由于GAMBIT本身所具有的强大功能，以及快速的更新，在目前所有的 CFD前处理软件中， GAMBIT稳居上游。GAMBIT软件具有以下特点： ACIS内核基础上的全面三维几何建模能力，通
3、过多种方式直接建立点、线、面、体，而且具有强大的布尔运算能力，ACIS内核已提高为 ACIS R12。该功能大大领先于其它CAE软件的前处理器； 可对自动生成的 Journal文件进行编辑，以自动控制修改或生成新几何与网格； 可以导入 PRO/E、UG CATIA、SOLIDWORKS ANSYS PATRA噂大多数CAD/CAE软件所建立的几何和网格。导入过程新增自动公差修补几何功能，以保证GAMBIT与CAD软件接口的稳定性和保真性，使得几何质量高，并大大减 轻工程师的工作量； 新增PRO/E、CATIA等直接接口，使得导入过程更加直接和方便； 强大的几何修正功能，在导入几何时会自动合并重
4、合的点、线、面；新增几何修正工具条，在消除短边、缝合缺口、修补尖角、去除小面、去除单独辅助线和修补倒角时更加快速、自动、灵活，而且准确保证几何体的精度； G/TURBO模块可以准确而高效的生成旋转机械中的各种风扇以及转子、定子等的几何模型和计算网格； 强大的网格划分能力，可以划分包括边界层等CFD特殊要求的高质量网格。GAMBIT中专用的网格划分算法可以保证在复杂的几何区域内直接划分 出高质量的四面体、六面体网格或混合网格； 先进的六面体核心 (HEXCORE技术是GAMBIT所独有的，集成了笛卡尔 网格和非结构网格的优点，使用该技术划分网格时更加容易，而且大大节省网格数量、提高网格质量； 居
5、于行业领先地位的尺寸函数( Size function )功能可使用户能自主控制网格的生成过程以及在空间上的分布规律，使得网格的过渡与分布更加合理，最大限度地满足CFD分析的需要； GAMBIT可高度智能化地选择网格划分方法，可对极其复杂的几何区域划分出与相邻区域网格连续的完全非结构化的混合网格； 新版本中增加了新的附面层网格生成器，可以方便地生成高质量的附面层网格； 可为FLUENT POLYFLOW FIDAP、ANSYS等解算器生成和导出所需要的网格和格式。1.2 Fluent软件的介绍CFD商业软件介绍之一FLUENT通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由
6、于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUEN帷转换与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动 /变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。FLUENT件具有以下特点： FLUEN歆件采用基于完全非结构化网格的 有限体积法，而且具有基于网格节点和 网格单元的梯度算法； 定常/非定常流动模拟，而且新增快速非定常模拟功能； FLUEN做件中的动/变形网格技术主要解决边界运动的问题，用户只需指定初始 网格和运动壁面的边界条件，余下的网格变化完全由解算器自动生成
7、。网格变形方式有 三种：弹簧压缩式、动态铺层式以及局部网格重生式。其局部网格重生式是FLUENTS独有的，而且用途广泛，可用于非结构网格、变形较大问题以及物体运动规律事先不知道 而完全由流动所产生的力所决定的问题； FLUEN做件具有强大的网格支持能力，支持界面不连续的网格、混合网格、动 / 变形网格以及滑动网格等。值得强调的是，FLUENTS件还拥有多种基于解的网格的自适 应、动态自适应技术以及动网格与网格动态自适应相结合的技术； FLUEN歆件包含三种算法：非耦合隐式算法、耦合显式算法、耦合隐式算法，是 商用软件中最多的； FLUENTS件包含丰富而先进的物理模型，使得用户能够精确地模拟无
8、粘流、层流、 湍流。湍流模型包含 Spalart-Allmaras 模型、k-模型组、k- 模型组、雷诺应力模 型（RSM）ffl、大涡,g拟模型（LES）组以及最新的分离涡模拟（DES）和V2F模型等。另外用户 还可以定制或添加自己的湍流模型；适用于牛顿流体、非牛顿流体; 含有强制 / 自然 / 混合对流的热传导，固体/ 流体的热传导、辐射； 化学组份的混合/ 反应； 自由表面流模型，欧拉多相流模型，混合多相流模型，颗粒相模型，空穴两相流模型，湿蒸汽模型； 融化溶化 / 凝固；蒸发 / 冷凝相变模型； 离散相的拉格朗日跟踪计算； 非均质渗透性、 惯性阻抗、 固体热传导， 多孔介质模型 （考虑
9、多孔介质压力突变） ； 风扇，散热器，以热交换器为对象的集中参数模型； 惯性或非惯性坐标系，复数基准坐标系及滑移网格； 动静翼相互作用模型化后的接续界面； 基于精细流场解算的预测流体噪声的声学模型； 质量、动量、热、化学组份的体积源项； 丰富的物性参数的数据库； 磁流体模块主要模拟电磁场和导电流体之间的相互作用问题； 连续纤维模块主要模拟纤维和气体流动之间的动量、质量以及热的交换问题； 高效率的并行计算功能，提供多种自动/手动分区算法；内置MPI并行机制大幅度 提高并行效率。另外，FLUENT有动态负载平衡功能，确保全局高效并行计算； FLUENTC件提供了友好的用户界面，并为用户提供了二次开
10、发接口（ UDF; FLUENTC件采用C/C+言编写，从而大大提高了对计算机内存的利用率。1.3 +安装介绍1） 将压缩包解压为三个文件夹到 D 盘，如图 1-1 所示。图 1- 1 压缩包解压文件2） 安装环境i. 如图1-2所示，双击应用程序 Msetup进行安装。图 1- 2 文件夹ii. 弹出窗口如图1-3所示，点击install exceed 。图1- 3安装iii. 弹出窗口如图 1-4 所示，点击 personal installation 。图1- 4安装iv. 弹出窗口如图1-5所示，选择english，点击OK图1- 5安装v. 剩余步骤按照提示操作直至安装结束。3）安装
11、 gambiti. 在解压缩后的文件夹GdmbitW406加口内，双击应用程序gambit-install-2.4.6 ,如图 1-6 所示。图1- 6 gambit解压缩文件夹ii. 弹出对话框如图1-7所示。依次按照提示点击 next。图1- 7 gambit安装iii. 将安装文件保存到 D盘，如图1-8所示。（与此前安装的exceed,以及此后将要安装的fluent都置于同一个根目录下，以免运行时报错。）图1- 8 gambit安装 依次按照提示点击next ,直至安装结束。iv. 将图1-6内所示的项licE拷贝到D:license 。将,9皿匕0,4入上 拷 贝到D:gambit2
12、.4.6。（勾掉选项，不要对 server name进行设定）v. 安装结束，重启电脑。4）安装 fluenti. 打开已解压缩的文件夹 FIL6MM的，双击矗进行安装。ii. 按照提示点击next ,同样将其安装到 。如图1-9所示。图1- 9 fluent安装iii. 安装结束之后，将 fluent解压缩后的文件夹内的 磁耻5云 拷贝到D:license 。iv. 重启电脑，安装成功。第二章建模过程4.1 Gambit 启动1)双击桌面的Gambit 2.4.6 快捷方式，如图2-1 ;弹出对话框，如图 2-2 ,单 击Run,启动Gambit软件，窗口布局如 2-3所示。图 2- 1 启
13、动 GAMBIT图 2- 2 Gambit Startup 对话框图2- 3 Gambit窗口布局4.2 建立几何结构1)建立气道部分操作步骤：i. operation I f geometry 叵 f volume . ,弹出创建立方体的对 话框，在对应的 width (X)、depth (Y)、height (Z)内填入相应数据，如图 2-4所示。图2- 4立方体设置对话框 点击apply ,所创建的立方体如图 2-5所示。图2- 5单条气道可以按下鼠标左键来转动图形，按下右键上下拖动可以缩放图形。ii. 点击,弹出对话框，点选 copy=16 , z=-6 ,其他设置不变，结果如图2-6
14、所示。图 2- 6 copy volumes 界面首先在Mi山I 一刊的黄色区域单击左键，再按住shift键，左键点击已画出的立方体模型，模型变成红色，同时黄色区域内自动显示所选模型的编号，如 j 3旧 1 ,最后点击apply ,得到界面如图2-7所示。图2- 7气道部分iii. 构建气道的导流部分如步骤a)所示，设置参数如图2-8,得到界面如图2-9。图 2- 8 分流部分设置图 2- 9 创建分流部分接着，移动刚创建的长方体。首先确定相关点的坐标，步骤如图 2-10 所示。图 2- 10 确定相关点的坐标图 2- 11 提取点的代号按住 shift ，左键点击模型上任一点，黄色区域会自动
15、提取点的代号，如图 2-11所示。点击 apply ，主界面下方 transcript 将显示该点的坐标，如图 2-12 所示。图 2- 12 显示该点的坐标将与移动模型所需的点的坐标记录好之后，便可以开始移动模型了。相关参数设置如图 2-13 。图 2- 13 模型移动参数设置图 2- 14 导流部分图按住 shift 键，左键点选刚创建的模型，该模型变成红色，表明已点选成功，同时， 图 2-13 黄色区域内将显示出相应的模型编号。 点击 apply ， 得到界面如图 2-14所示。点击左边刚移动的模型，将其映射到 X轴正向。设置参数，如图 2-15所示。图 2- 15 导流部分映射( a)
16、图 2- 16 导流部分映射(b)点击图中 define 按钮，弹出对话框，如图 2-16 所示。选择 X negative ，点击 apply 。弹回到 2-16 界面，再次点击apply 。得到界面如图 2-17 所示。图 2- 17 气道部分模型iv. 构建气道主管部分步骤如 d) 所示，相关尺寸设置如图 2-18 所示。图 2- 18 主管部分参数 图 2- 19 模型移动将刚生成的长方体按照图 2-19 所示参数进行移动，得到结构如图 2-20 。图 2- 20 主管 inlet1 部分结构图 2- 21 创建主管 inlet1 剩余结构同样 的方法再一 次建立一个长方 体 ， 参
17、数为 width(x)=10, depth(y)=,height(z)=23 。 如图 2-21 所示。将a点移动到b点，参数如图2-22,得到模型如图2-23所示。图2- 22 移动a点到b点图2- 23 主管inletl结构复制主管部分。按住shift键，左键连续点击上步所构建的主管部分，两个部件都变成红色，表示已选定，相关参数设置如2-24所示。图2- 24主管复制并移动图图2- 25主管inlet建立完成点击apply ,得到界面如图2-25所示。按照2-16所示的映射方式，将刚构建的三个主管映射到另外一侧，得到界面 如图2-26所示。图2- 26单电池完整 2D视图按住左键，转动模型
18、，可以看到各个部分的情况。将所有部件合为一体。步骤如图2-27所示。图2- 27合并各部件图2- 28合并步骤3对话框步骤3点击之后，弹出对话框，如图 2-28所示。完成步骤2后，主界面上所有部件全部变为红色，表明已全部选中。点击2-27 中的apply ,所有部件合为一体。如图 2-29所示。3D视图图2- 29单电池完整至此，单电池气道模型构建结束。另附一些视图效果的处理。在整个操作界面的右下角global control,如图2-30所示。按住右键点击,弹出菜单，选择Shaded得到模型的三维视图。图 2- 30 global control回 至U global control 菜单，
19、点击El, 弹 出菜单 special displayattributes ,相关设置如图 2-31所示。图 2- 31 special display attributes 设置得到没有显示点的实体模型，如图2-32所示。图2- 32单电池3D实体模型视图v.堆叠单电池，形成含有十层单电池的电堆。操作如图 2-33 所示。图 2- 33 堆叠 10 层单电池执行完 1-5 步之后，左键点击黄色区域，再按住shift 键，左键点击所构建的单电池，选定需要复制的部件之后，执行第 6 步，得到界面，如图 2-34 所示。图 2- 34 10 层电堆结构图执行图 2-27, 图 2-28 所示步骤，
20、将十层单电池合为一体。并且执行图 2-30 以及图 2-31 所示步骤，得到界面如图 2-35 所示。图 2- 35 10 层电池堆 3D 实体模型视图接下来，将模型保存。操作如图 2-36 所示。图 2- 36 保存模型文件（ 1 ）图 2- 37 保存模型文件（ 2 ）设置保存名称10-cell stack ，如图 2-37 所示。点击accept ，保存完毕。至此，十层电堆模型构建结束。第三章 网格划分网格划分针对本模型，采用六面体网格。具体操作步骤如图 3-1 所示：图 3- 1 网格划分参数设定在按住 shift ，点选模型之后，黄色部分自动显示所选模型代号， element 将自动
21、选择 hex， type 自动选择submap。 （注：此处亦可根据运算的需要选择其它类型网格， 详情参考后附的 gambit 中文帮助中关于网格划分的章节。 作者尝试过使用四面体网格进行划分，不仅划分速度较慢，而且在进行网格检查的时候发现网格的扭曲度较大，计算结果的可靠度不高。读者可自行尝试划分，并同六面体结构化网格相比较。 ）在 spacing 下可根据计算的精度选择网格的尺寸 interval size ，本例选择1 。如3-2 所示。3- 2 网格尺寸选择3-3 所示。点击 apply ，系统开始划分网格，界面如图图 3- 3 网格划分过程界面注：以上直接进行网格划分的方法通常只对于简
22、单的模型，对于结构较为复杂的算例，比如本例而言，则会出现以下问题，如图 3-4 所示。图 3- 4 直接划分出的不规则网格由于模型结构的原因，部分网格将会出现扭曲和不规则，这是划分网格的大忌，将严重影响随后进行的计算的精读。所以，针对复杂的结构，应该将其分割成较为简单和规则的结构来进行单独划分。针对本例，可将十层电堆重新划分成十个单层电池，分别对各层单电池进行划分，网格类型为六面体网格。（ 注：这样的划分方案看似和之前电堆的建模过程相矛盾，实则是不同的，此时的重新分割是通过建立虚拟存在的面来划分，旨在使得网格划分的结构更简单，同时保证各层单电池的网格是相互连接的。并且，十层单电池单独按次序划分
23、结束后也并不需要再将十层结构再进行一次合并，因为之前进行的划分是虚拟划分。 ）详细步骤如下。1） 创建用于分割电堆的面步骤如图 3-5 所示。得到界面如图 3-6 所示。图 3- 5 创建用于分割的面图 3- 6 创建的面的示意图此时，需将所创建的面移动到电堆的最底层和倒数第二层的交界处。步骤如3-7 所示。图 3- 7 移动分割面将此面复制到相邻的两个单电池之间。 共需向上复制 8 个。 步骤如图 3-8 所示。图 3- 8 复制分割面得到界面如图 3-9 所示。2）分割实体通过所建立的面，将电堆划分为十个单电池。步骤如图3-10所示。图3-10分割实体过程设置得到效果如图3-11所示。图3
24、-11电堆被分割后的效果图3）单独划分从电堆的最上层单电池开始，依次向下进行划分。针对最上层的单电池，步骤如 图3-12所示。图3-12单独划分网格设置过程如图3-13所示。图3-13单独划分网格过程该层电池划分结束，粗略的可以发现，所划分的网格较图3-4中所示的效果而言,没有出现扭曲的现象，非常规整。如图 3-14所示。（具体的网格数据在随后的步骤中将会给出。）3-15所示的效果。图3-14部分网格示意图剩下的单电池划分方式相同。逐一划分结束之后将得到如图图3- 15电堆网格整体示意图检查网格划分情况点击位于主界面右下角工具栏中的图标，打开网络设置对话框，如图3-16所示。图3- 16网格检
25、查1）在display type（显示类型）项选择 plane （平面）2）选择 3D element 以及 口 。3) 在 quality type（质量类型）项选择 equalangle skew 。4)在 cut orientation项，用鼠标左键拖动Z轴滑块，会显示不同的 Z值平面上的网格5）在cut orientation 项，用鼠标左键拖动 X或Y轴滑块，则会显示 X和Y平 面上的网格。6）在display type 项选择range ,点击对话框下部滑块可选择显示的比例及大小。同时可以看出网格总数以及每一部分的网格质量好坏。设置边界类型注意：在设置边界类型之前，可按照之前介绍的
26、方法，在 Bl中将网格设置为不可见，这样利于计算机减少在这个阶段的计算量，同时便于对相关面进行观察和设置。1）设置入口边界。操作如图3-17所示。图3- 17边界类型设置注：第五步时，右键长按，拖动选择velocity_inlet 。第六步时，按住shift 键，左键点选模型中的第一个入口，变成红色表明选中为inlet 1。如图3-18所示。图 3- 18 选择 inlet1以相同的方式设置其他两个速度入口inlet 2 和inlet 3 。2）设置出口边界。如同设置inlet的方式，点选模型另一侧的三个面来设置oulet1 , outlet2和outlet3 。注意type项要相应的选择 p
27、ressure_out 。边界类型设置完毕之后的界面如图3-19所示。图3-19边界类型设置完成注意：对于其他未设置的面，默认为固壁。输出网格文件操作如图3-20所示。图3- 20网格输出图3- 21文件名称保存保留默认设置，点击 accept确认。如图3-21所示。第四章 计算求解4.1 检查网格并定义长度单位1) 启动 fluent点击fluent 图标，弹出对话框，如图 4-1所示。选择3d,点击run。图 4- 1 启动 fluent2) 读入网格文件如图 4-2 所示操作顺序。图 4- 2 读入网格信息在相应的文件夹内找到之前保存的 10-cell 读入。读入后界面如图 4-3 所示
28、。图 4- 3 网格信息显示3) 网格光滑与交换操作如图 4-4 所示。图 4- 4 网格光滑弹出对话框如图 4-5 所示。图 4- 5 网格光划过程反复点击smooth和swap,直到主界面显示的数据没有变化，显示 no nodesmoved, smoothing complete. Done. 为止。关闭对话框。4) 确定长度单位为cm。依次点击 grid-scale ，打开长度单位设置对话框，如图 4-6 所示。图 4- 6 设置模型尺寸i. 在 1 处点选mm。ii. 点击 2处后，此时domain extents 的单位全部变为mm。iii. 点击3 处，界面给出区域的范围。5) 检
29、查网格依次点击 grid check 。Fluent 会对网格进行各种检查并在信息反馈窗口中显示检查过程和结果，如4-7 所示。4- 7 检查网格信息其中，特别需要注意的是，最小体积必须是正值，不能有警告或者错误信息，最后一行必须是Done。6) 显示网格依次点击 display grid ，打开网格显示对话框后，按图 4-8 操作，可得到区域网格图。图 4- 8 显示网格4.2 设置计算模型1) 设置求解器按照图 4-9 顺序操作，弹出求解器设置对话框，如图 4-10 所示。图 4- 9 设置计算模型图 4- 10 模型设置信息保留原始设置，点击OK。2) 启动能量方程点击 define m
30、odels energy ，打开能量方程设置对话框，如图 4-11 所示，点击OK。图 4- 11 设置能量方程3) 设置层流模型点击 define models viscous ， 打开对话框， 如图 4-12 所示， 点选 laminar ，其他保留初始设置，点击OK。图 4- 12 设置层流模型4.3 设置流体的材料属性点击 define materials ，打开材料属性设置对话框，如图 4-13 所示。图 4- 13 设置流体材料属性i. 点击右侧的 fluent database ，打开流体材料库对话框，如图 4-14 所示。图 4- 14 选择流体材料为氢气ii. 在 fluen
31、t fluid materials歹U表中选择 hydrogen。iii. 点击 copy,点击 close。iv. 回到图4-13,止匕时 material name 里面显示的就是刚才点选的 hydrogen 了，点击 change/creat。v. 点击close ,关闭材料属性设置对话框。4.4 设置边界条件依次点击 Define -boundary condition,打开边界条件设置对话框，如图 4-15所示。1)选择工作流体为氢气按照图4-15所示步骤执行。图4- 15选择工作流体为氢气2)设置入流口的边界条件Inlet 1操作步骤如图4-16、4-17所示图 4- 16 inl
32、et1 设置(1) 图 4- 17 inlet 设置(2) 补充说明：i. 第四步，速度0.94m/s的设置。参考链接： A key geometric parameter for the flow uniformity in planar solid oxide fuel cell stacks. Wuxi Bi, Daifen Chen, Zijing Lin*.internatinal journal of hydrogen energy 3 4 ( 2 0 0 9 ) 3 8 7 3-3 8 8 4. 中的节，关于入口速度的计算公式。ii. 第六步，反应温度取 1073K,此时的氢气密
33、度经计算为0.02287kg/m3。iii. 其余两个入流口 inlet2 和inlet3的操作和inlet1 相同。3)设置出流口的边界条件Outletl的操作步骤如图4-18所示。图 4- 18 outletl 设置Outlet2和outlet3 的步骤与上述相同。4.5 求解初始化点击solveinitialize initialize ，打开求解初始化设置对话框，如图4-19所不图4-19模型初始化完成流场初始化。4.6 设置残差监视点击solve monitor residual，打开监视器设置对话框，如图4-20所示,图4- 20残差监视窗口补充说明：第二部将数值设定为1e-06,
34、这是比较高的收敛值，虽然会降低计算的速度，但可以使得计算的精度更好。4.7 保存case文件点击 file write case- -,保存文件名为 10-cell 。4.8 求解计算点击solveiterate，打开迭代计算对话框，如图 4-21所示。图4- 21计算迭代窗口Fluent开始计算。在迭代191次后，计算收敛，残差监视曲线如图4-22所示图4- 22残差监视曲线补充说明（一）：关于计算是否收敛的判断。图4-22是计算进行到第191步时残差曲线的走势。因为没有普适的收敛判断标准，所以在观察残差曲线时，不要仅仅监视残差曲线下降的数量级，最好同时能够监视相关流场变量的变化情况。简单地
35、说，可以用三种方法判断计算是否已经收敛：（参考链接：流体中文网fluent 全攻略.pdf ）（1）观察残差曲线。可以在残差监视器面板中设置Convergence Criterion （收敛判据） ，比如设为 10-6 ，则残差下降到小于10-6 时，系统即认为计算已经收敛并同时终止计算。（ 2 ）流场变量不再变化。有时候不论怎样计算， 残差都不能降到收敛判据以下。 此时可以用具有代表性的流场变量来判断计算是否已经收敛如果流场变量在经过很多次迭代后不再发生变化，就可以认为计算已经收敛。（ 3 ）总体质量、动量、能量达到平衡。在 Flux Reports （通量报告）面板中检查质量、动量、能量和
36、其他变量的总体平衡情况。通过计算域的净通量应该小于%。 Flux Reports （通量报告）面板如图 4-23 所示，其启动方法为： Report - Fluxes图 4- 23 Flux Reports （通量报告）面板4.9 保存计算结果点击file write data，保存的文件名为10-cell 。补充说明（二） ：如何将 fluent 背景设置为白色。方法一： 打开 Fluent 软件， 在 file 里选择 hardcopy ， 进入对话框后， 去掉 Reverse foregroung/background ,然后点击 Preview ,弹出的对话框选 Yes,然后再勾选 R
37、everse foregroung/background ，点击 Preview,弹出对话框选择 No,你会发现 此时 Fluent 的图片背景是白色的了；方法二：如果只是想要图片贴到WOR,那还有一种更简单的方法，就是直接右击图片框上面的蓝色栏，选择 copy to Clipboard ,复制到 WORE1就是白色背景，不过不会发现颜色比在Fluent 中淡些。建议用第一种方法！参考链接：第五章 后期处理5.1 读入 case 和 data 文件点击 file read case&data ，读入 10-cell 和 10-cell 。5.2 显示网格(结构)点击 display grid
38、，打开网格显示对话框，点击display ，显示网格。如图5-1 所示。图 5- 1 网格显示补充说明：1) Option 项可以选择需要观察的线或者面。2) 在 edge type 中，如果只想观察结构，不需要观察网格，就选择 feature 。3) 在 surface 中可以选择需要观察的面。4) 可以利用鼠标左键和中键对图形进行旋转、缩放和移动。5.3 创建相关面本算例旨在研究整个电堆的气流分布均匀性，这就需要将每一层单电池获得的气流量进行比较，故本节的主要工作是测量每一层单电池三个气流出口( outlet1 、 outlet2 以及 outlet3 )的质量流率。由于整个十层电堆是联成
39、一体的， fluent 只能直接计算出整个电堆的总出口的质量流率，而不能直接计算出每一层单独的质量流率，所以需要创建相关的面，也就是整个电堆的 outlet 在 y 轴正向上的若干横截面来分别对每一层电池进行质量流率的计算。具体步骤如下：1) 点击 surface plane ，打开 plane surface 窗口。设置如图 5-2 所示：图 5- 2 创建相关的面Plane-1 是最底层单电池的气所构成的面plane-1 如图 5-3 中红色部分所示。的总和流出口，也是整个电堆的 outlet1+outlet2+outlet3图 5- 3 plane-1 示意图补充说明：i. 关于步骤 2
40、 ： points 中三个点坐标的解释。Fluent 中 plane surface 所创建的面可由三个相关的点构成，如图 5-3 中所示的三个点即为图 5-2 中 points 所指示的点。 Points 中的三个相关点的坐标，可以在gambit 中通过点坐标的测量得到。具体方法见本文2-10 。ii. 在步骤 4 之后，如果fluent 没有报错，则相关的面（比如 plane-1 ）就构建成功了。就可以通过display 来查看刚才构成的面是否符合要求。操作如图 5-4 所示。图 5- 4 网格显示针对本例，此处的目的是查看所构建的 plane 是否和整个电堆的出口面积相同，同时，整个电堆
41、的出口面积是outlet1+outlet2+outlet3 的总和，所以在 surfaces 项选择查看这四个面， 如果在图像上是重合的， 那么说明所构建的 plane 是符合要求的。面积计算方法：点击report surfaceintegrals ，如图5-5所示。图 5- 5 面积计算步骤 3 之后， fluent 便会给出计算结果，如图 5-6 所示。图 5- 6 面积计算结果可以得出结论： plane-1 符合要求。2） 创建好基准面plane-1 之后， 按照图 5-2 中显示的点的要求， 只需将三个点的y坐标沿y轴正方向移动一个单电池的高度6mm即得到第二层单电池的气体流出口截面。
42、值得注意的是，此截面是相邻两个单电池的交界面，为了避免计算中可能出现的临界面的误差， 可以将第二层的气体流出口截面稍稍再向 y 轴正方向移动1mm比如：将 y0=-5.25mm更改为y0=+6+1=1.75mm 其他保持不变，由此创建plane-2 。以此类推，创建剩余所需的界面只需在 plane-2 的基础上向y轴正方向移动一个单电池的高度6mnM可以全部避开临界面，并且满足计算的要求。由此得到的结构如图 5-7 所示。图 5- 7 planes 示意图5.4 计算各单电池的质量流率点击report surface integrals ，相关设置如图 5-8 所示。图 5- 8 质量流率计算
43、1) 由于本例没有添加电池电极材料的化学反应， 不考虑传热， 所以应当首先计算整个电堆的气流进出口质量流率是否相当， 以验证模型的正确性。 如图 5-8 中所示，计算截面surfaces 中选定三个进口以及三个出口，计算结果如图 5-9所示。图 5- 9 总管质量流率计算结果可以看出，进出口质量流率基本保持守恒。模型符合要求。2) 在图 5-8 所示的 surfaces 里面选择 plane-1 到 plane-10 全部的截面。点击compute0得到计算结果如图5-10所示。图 5- 10 每个截面质量流率计算结果上图中所示的便是流经每一个截面的质量流率，(注：负值表示气体流向为 y轴负方
44、向) 但还不能被描述为每个单电池各自获得的气体质量流率， 还需要将这些数据进行简单的处理。以 plane-2 为例，在图 5-10 中与之对应的数据-05kgs 是包含流经第二层单电池及其以上所有单电池的气体质量流率之和，故应该用 plane-2 与 plane-3 的质量流率之差来表示第二层单电池单独获得的气体质量流率。5-11 所3) 点击 5-8 中的 write ， 可将数据输出为文本文档， 将文本文档中的数据在excel中打开可计算出每个单电池单独获得的气体质量流率。计算结果如图图5-11每个单电池单独获得的气体质量流率5.5 绘制图表根据5-11中的数据可绘制出表5-1 o图5- 12 10层电堆燃料气道对应的燃料分布根据参考链接：A key geometric parameter for the flow uniformity inplanar solid oxide fuel cell stacks. Wuxi Bi, Daifen Chen, Zijing Lin*.internatinal journal of hydrogen energy 3 4 ( 2 0 0 9 ) 3 8 7 34.中的节，关于气体均匀度的计算公式。?=?2?=1?可以计算出本算例的气体均匀度U-