之前有做过花洒单喷嘴二维模拟，见公众号文章Fluent 2D花洒喷嘴射流模拟，这次来尝试下多喷嘴花洒三维模型模拟。

首先在CAD软件中新建一个装配件，包括花洒喷嘴和外部的空间，将此装配件导出为stp文件。

在Ansys workbech中导入stp文件并在DesignMoldeler模块中打开：

注意到import特征在重新生成后，出现了两个单独的body，在Fluid/Solid选项中选择Fluid。

选中这两个body，右键选择生成新零件：

在Ansys网格模块中打开，设置网格，将花洒和空气的网格大小设为1mm。

同时插入网格化方式，选择MultiZone，在网格类型中选择六边形Hexa，方式为平铺Pave。

同时细化一下喷嘴部分的细节，插入EdgeSizing，将圆周分隔设为5，即将圆等分为5段。

生成的网格模型如下：

检查网格质量，可以在Quality下选择Skewness（偏斜）查看，好的网格质量可以避免后面模拟出现”floating pioint expection” 错误。

可以点击下方网格类型直方图查看不同网格的分布情况：

定义命名空间，上部的圆孔为进水孔inlet:

花洒除了出水孔以外，命名为墙：

选在空气块所有面，命名为出口outlet

在Fluent中打开模型如下，箭头表明了入口和出口。

选取模拟类型为瞬态Transient，勾选重力并输入重力加速度-9.81在Y方向。

因为要模拟水进入花洒和射到空气中的情况，将多相流模型打开，选择VOF模型，勾选Implicit Body Force:

添加材料水后，将空气设为主相，水设为第二相

粘度模型选择k-epsilon，并采用默认参数：

边界条件设定：

入口选择压力入口，大小为40psi:

水的体积分数设为1：

出口选择压力出口，压力为0：

出口水体积分数设为0：

求解器方法选择PISO，这是一种对VOF比较友好的算法，将一些参数调为二阶迎风：

初始化选择中入口计算，将体积分数调为0：

计算步长为5e-5，步数为200，总模拟时间为0.01秒

设置要观察的平面，以方便在计算中实时监视水的流量分数：

初始化水流量分数情况，可以看到入水口处有些许红色代表水流进来：

设置动画：

模拟结果：

水的体积分数（三维）

水的体积分数（二维中性平面）

速度云图：水从喷嘴出来的初速度为20m/s左右。

压力云图：

整个过程水流动画：