CFX弯管流动实例
fluent的一个实例(波浪管道的内部流动模拟).
基于FLUENT 的波浪管道热传递耦合模拟CFD 可以对热传递耦合的流体流动进行模拟。
CFD 模拟可以观察到管道内部的流动行为和热传递，这样可以改进波浪壁面复杂通道几何形状中的热传递。
目的：（1） 创建由足够数量的完整波浪组成的波浪管道，提供充分发展条件； （2） 应用周期性边界条件创建波浪通道的一部分； （3） 研究不同湍流模型以及壁面函数对求解的影响； （4） 采用固定表面温度以及固定表面热流量条件，确定雷诺数与热特性之间的关系。
问题的描述：通道由重复部分构成，每一部分由顶部的直面和底部的正弦曲面构成，如图。
图1 管道模型空气的流动特性如下： 质量流量： m=0.816kg/s; 密度: ρ=1kg/m 3;动力粘度：μ=0.0001kg/(m ·s); 流动温度： Tb=300K ；流体其他热特性选择默认项。
流动初试条件：x 方向的速度=0.816m/s ； 湍动能=1m 2/s 2;湍流耗散率=1×105m 2/s 3。
所有湍流模型中均采用增强壁面处理。
操作过程：一、 完整波浪管道模型的数值模拟（1） 计算Re=u H/v=0.816×1/ (0.0001/1) =8160Cf/2=0.0359Re -0.2=0.0359× (8160)-0.2=0.00592590628.00059259.0816.02=⨯==f t C u uy +=u t y/v y=0.00159（2）创建网格本例为波浪形管道，管道壁面为我们所感兴趣的地方所以要局部细化。
入口和出口处的边界网格设置如图。
图2 边网格生成面网格图3 管道网格（3）运用Fluent进行计算本例涉及热传递耦合，所以在fluent中启动能量方程，如图。
图4 能量方程设定条件，湍流模型选择标准k-e模型，近壁面处理选择增强壁面处理。
图5 湍流模型设定材料，密度为1，动力粘度改为0.0001如图。
图6 材料设定设定边界条件，入口速度为0.816，湍动能为1，湍流耗散率为100000。
cfx应用实例
应用实例航空航天领域CFX模拟美国F22战斗机的结果，计算状态为马赫数Ma=0.9,攻角＝5。
图中显示的是对称面上的马赫数分布。
计算共采用了260万个网格单元。
由于CFX具有强大的并行功能，软件自动将网格分为若干部分，分配到网络上的各个处理器计算，这使得大规模CFD问题的计算能够在短时间内得到结果。
CFX模拟的升力、阻力及力矩系数都与实验值吻合的很好。
汽车领域CFX为日本汽车工业协会JAA (Japan Autom obile Association)模拟的某汽车外流场，图中显示了对称面、地面和车身表面的压力分布。
1997年在东京召开的JAA CFD会议上，CFX现场演示了此计算结果，在日本汽车界引起了轰动，并引发了汽车工业采用CFD技术进行新车研发的高潮。
JAA人员认为，采用CFD模拟，可以有效地减少风洞实验次数、节省经费、加快新车的研发过程。
船舶工业CFX计算的船舶问题。
船行速度为2.064 [m/s] 或4.03[knots]，整船的计算阻力为43.9 [N]，而实验结果为44.3[N]。
误差几乎为1%，计算采用了CFX的自由液面模型，并用自适应网格技术来加密自由液面的网格，从而更精确地捕捉到自由液面。
建筑工业英国一家建筑工程服务咨询公司BDSP用CFX模拟的伦敦街区一角的外部风场，图中显示了建筑物表面的压力分布。
BDSP的人员称，采用CFX模拟建筑物的风载，可以为建筑的强度设计提供有效的压力数据，同时针对建筑物的具体特点，设计更灵活的通风系统。
BDSP 设计人员还借助CFX的模拟图片向客户解释一些复杂的问题。
火灾通风船舶工业ICF Kaiser Engineers公司是一家历史悠久的交通工业企业，被公认为是地铁通风领域的技术创新者，也是首家利用CFD技术模拟地铁火灾及通风的企业。
在对几个主要CFD软件的试用之后，ICF 最终选择了CFX作为其模拟地铁火灾通风的分析工具。
ICF的工程师认为，CFX 的稳健性和灵活性更能满足他们的要求。
旋转弯曲管道内脉冲流动的二次流动
自 １０ ９ ５年 以来 ， 们 开 始 研 究 由地 球 自转 引 起 人 的地球物理现象 ［， 如 ： 转涡 、 １例 ］ 地 中纬 度 喷 射 气 流 、 洋 流 等 ， 旋 转 式 机 械 进 入 工 程 应 用 以后 ， 些 系 统 在 这 内部 的 流 动 现 象 引 起 了 科 学 家 们 的 高 度 重 视 ． 转 旋
的研 究 大 都 局 限 于 对 旋 转 曲线 管 道 中 的定 常 流 动 的 研 究 口 ， 在 对 曲 线 管 道 内非 定 常 流 动 的 研 究 中 ｑ］ 而
机 械 的 运 输 系 统 、 却 系 统 ， 及 某 些 物 质 分 离 系 冷 以
收 稿 日期 ： ０ ２ ０ 一 ｉ ２ ０—９ｉ．
基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （０ ７ ０ ６ ． 国 １ ２２ ９ ） 作 者简 介 ： 霄燕 （９ ７ ）女 ， 西太 原 人 ， 士生 ， 事 管道 流动研 究 ． 苏 １７一 ， 山 硕 从 联 系 人 ： 本 照 ， ， 授 ， 导 ． － ｉ： ｃｚ ｚ ＠ ｃ ｅ ｚｕ ｅ ｕ ｃ 章 男 教 博 Ｅ ｍａｌｍａ ｂｑ ｍｅ ．ｊ． ｄ ． ｎ
道 内 出 现 反 向 流 动 ； 于 周 期 性 脉 冲 流 动 ， 期 末 的 残 余 速 度 对 整 个 周 期 的 流 动 结 构 有 着 重 要 影 响 ， 歇 频 率 越 对 周 间 大 ， 余 速 度 的 影 响 就 越 明 显 ． 转 的 作 用 有 削 弱 残 余 速 度 作 用 的 效 果 ， 管 道 高 速 旋 转 时 ， 余 速 度 的 影 响 几 乎 残 旋 当 残
CFX11_W1_DuctBend
1. 目录树中单击 Duct Default ，以在浏览器中高亮显示。
• 注意只有域外部表面包含在此。内部两个 3D 区域间的边界面不包含在此。 由于没有内部曲面的边界条件，流动不会感受到它们存在，将直接穿过这 些内部曲面。
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3. 设置边界类型为 Inlet ，位置在 Inlet 4. 在 Boundary Details 键下，设置 Normal Speed 为 10 [ ft s^-1 ]。确 保您已改变单位为 [ ft s^-1 ] 5. 在Heat Transfer下，设置 Static Temperature 为 12 C，同样确保已 改变单位。
Inventory #002446 W2-4
Version 1.3
Workbench 中启动 CFX
Workshop Supplement
1. 打开 Workbench 启动页 2. 点击Advanced CFD
•
CFX-Pre 将打开
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CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002446 W2-16
Version 1.3
CCL 一览
Workshop Supplement
在继续我们工作之前，先快速浏览一下 CCL (CFX Command Language)。 CCL通过命令语言格式来描述物理问题。您能够在CFX的 所有模块中碰到 CCL 。 尤其，CCL 允许您 执行批处理操作，脚本操作。
fluent实例-油水两相管内流动模拟
油水两相流弯管流动模拟弯管被广泛应用于石化、热能动力、给排水、钢铁冶金等工程领域的流体输送，其内部流体与管壁的相对运动将产生一定程度的振动而使管道系统动力失稳，严重时会给系统运行带来灾难性的毁坏。
而现今原油集输管线中普遍为油水两相流，较单相流动复杂，且通过弯管时由于固壁的突变，使得流动特性更为繁杂。
因此，研究水平弯管内油水两相流的速度、压力分布等流动特性，不仅能够为安全输运、流动参数控制等提供参考，还可为管线防腐、节能降耗措施选取等提供依据。
一、实例概述选取某输油管道工程管径600mm的90°水平弯管道，弯径比为3，并在弯管前后各取5m直管段进行建模，其几何模型如图所示。
为精确比较流体流经弯管过程中的流场变化，截取了图所示的5个截面进行辅助分析。
弯管进出口的压差为800Pa，油流含水率为20%。
二、模型建立1.启动GAMBIT，选择圆面生成面板的Plane为ZX，输入半径Radius为0.3，生成圆面，如图所示。
2.选择圆面，保持Move被选中，在Global下的x栏输入1.8，完成该面的移动操作。
3.选取面，Angle栏输入-90，Axis选择为（0,0,0）→（0,0,1），生成弯管主体，如图所示。
4.在Create Real Cylinder面板的Height栏输入5，在Radius1栏输入0.3，选择AxisLocation 为Positive X，生成沿x方向的5m直管段，如图所示。
5.同方法，改变Axis Location为Positive Y生成沿y方向的5m直管段，如图所示。
6.将直管段移动至正确位置，执行Volume面板中的Move/Copy命令，选中沿y轴的直管段，在x栏输入1.8，即向x轴正向平移1.8。
然后选中沿x轴的直管段，在x栏输入-5，在y栏输入-1.8，最后的模型如图所示。
7.将3个体合并成一个，弹出Unite Real Volumes面板，选中生成的3个体，视图窗口如图所示。
cfx弯管
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October 11, 2005 Inventory #002279 P1-22
CFX Post:实体（Objects）
在此平面上 右击以创建 一矢量图
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创建入口边界条件
（Create Inlet Boundary）
• 选择Create a Boundary Condition图标，然后给入口 边界条件命名 • 设置Boundary Type和Location • 设置入口法向速度 10 ft/s 使用默认的湍流设置
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CFX后处理（CFX-Post）
• 你可以依据变量为表面 着色
– 双击实体选择器的sym1 – 单击sym1复选框以便显 示此表面 – 在实体编辑器内的Colour 标签下，把模式从 constant改为variable – 确认变量设为Pressure， 确认范围设为Global，点 击 Apply
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CCL一览（CCL at a Glance）
• CCL通过命令语言格式来描述物理问题
右击Inlet
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• 从工具条中选择 “Create a Domain”图标
弯曲管道内湍流流动的数值模拟
弯曲管道内湍流流动的数值模拟*摘要：*本文旨在通过数值模拟来研究弯曲管道内湍流流动的性质。
对流动特性进行预测可以为工程设计提供理论基础，其中包括流体运动的影响因素、涡旋比例及流量的变化情况等。
本文采用Direct Numerical Simulation 方法，应用 k-和 k-ω 湍流模型来探究弯曲管道内湍流的性质。
结果表明，随着弯道半径的减小，流体的瞬时速度、压力和温度都会受到一定程度的影响，而涡旋比例和流量也发生变化；此外，发现湍流模型的选择会影响研究结果的准确性，k-ω 模型相比 k-ε模型更准确。
*关键词：*弯曲管道，湍流模拟，Direct Numerical Simulation，k-ε 模型，k-ω 模型数值模拟对于研究弯曲管道内湍流的性质具有重要的意义。
本文应用了Direct Numerical Simulation（DNS）方法，使用k-ε和k-ω湍流模型来研究弯曲管道内湍流流动的性质。
首先，将弯曲管道分割为若干网格，求解Navier-Stokes方程，以解释流体运动的影响因素。
然后，通过比较k-ε和k-ω模型的模拟结果，结合实验数据和理论计算，发现随着弯道半径的减小，流体的瞬时速度、压力和温度都会受到一定程度的影响，而涡旋比例和流量也发生变化。
最后，比较发现k-ω模型的模拟结果更加准确。
应用DNS方法对弯曲管道内湍流流动的性质进行数值模拟，能够更好地解释流动特性，提供设计工程所需的理论基础。
此外，本文使用了k-ε和k-ω湍流模型，比较发现k-ω模型的模拟结果更加准确，被证明可以更好地描述气体流动现象。
未来，可以继续研究其他影响因素（例如管道内壁的材料类型），以及不同湍流模型在不同参数场景下的性能变化，来更好地理解弯曲管道内湍流的性质。
此外，本文的研究也为今后相关研究开辟了新的思路。
例如，可以结合模拟结果和实验数据，运用统计学方法，利用概率和数理统计等技术来优化设计。
此外，在继续探究时，可以考虑更大尺度和更复杂流场，并使用更先进的数值模拟技术，比如Large eddy simulation 和Reynolds-averaged Navier-Stokes方程，以更加准确地预测实际情形。
弯道环流实验报告总结
弯道环流实验报告总结摘要弯道环流实验是一种常用的实验方法，用于研究在弯曲管道中的流体流动。
本实验采用了弯曲的管道模型以及流体流速和压力的测量仪器，通过对实验数据的采集和分析，得出了关于弯道环流的一些重要结论。
引言弯道环流是一种常见的流体现象，广泛存在于管道输送、空调系统以及工业加工过程等领域。
研究弯道环流的特性对于优化流体输送系统的设计和运行有着重要意义。
本实验旨在通过构建弯曲管道模型，测量不同流速下流体在管道中的压力分布，进一步探究弯道环流的特性。
实验方法及步骤实验设备1. 流体输送系统实验设备中的流体输送系统包括一个压力泵、一个弯道管道模型、一个压力传感器以及一个流速计。
其中，压力泵提供了实验所需的流体动力；弯道管道模型是实验中的主要对象，用于产生弯道环流；压力传感器用于测量管道内的压力变化；流速计用于测量流体在管道中的流速。
2. 数据采集系统为了方便对实验数据进行记录和分析，我们配备了一套数据采集系统，主要包括一个实验控制器和一个计算机。
实验控制器用于控制实验设备的运行，并进行数据的实时采集；计算机用于存储和处理实验数据，生成结果图表。
实验步骤1. 连接实验设备：将压力泵、弯道管道模型、压力传感器和流速计按照指示正确连接并固定好。
2. 实验参数设定：通过实验控制器对实验参数进行设定，如流速、流量和实验时间等。
3. 实验运行：启动实验控制器，开始实验运行。
实验过程中，实验控制器会自动采集数据，并将其传输至计算机端的数据采集系统。
4. 数据记录和分析：通过数据采集系统，记录实验数据，并进行分析。
在实验过程中，定期检查和记录压力传感器和流速计的读数。
5. 结果对比与讨论：根据分析所得的实验数据，对不同流速下弯道环流的特性进行对比与讨论，并得出相应的结论。
结果与讨论在实验中，我们测量了不同流速下流体在弯曲管道中的压力分布。
通过对实验数据的分析，我们得出了以下结论：1. 弯道环流的存在：当流体通过弯曲管道时，会形成环状流动现象。
浅析拉伐尔喷管CFX的实现
! 引言
拉法尔喷管是使亚声速加速到超声速的收缩扩张喷管，主
要用来产生超声速气流，拉伐尔喷管在超声速及高超声速风洞
喷管、超声速飞机、火箭的尾喷管上有广泛的应用。
" 拉伐尔喷管的理论浅析
进口速度 １７５ｍ／ｓ，进口压力 ２０００００Ｐａ，进口温度 ３００ｋ，
出口压力 ３３６１６Ｐａ，进口半径为 ０．１４ｍ，出口半径为 ０．１６８ｍ
在管道内没有激波的情况下，没有压损，总压守恒
# 16787 9 .:; 的实现
用 ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ２０１６版进行三维建模，由于拉伐尔喷管为对
称图形，在三维建模以及 ａｎｓｙｓ分析中，为简化模型与计算，本
文对于拉伐尔喷管的上半部分进行分析，具体参数设置如图 １
所示，表 １为网格划分和节点数。
图 １ 参数设置
损失）由基本方程得 ｄｐｐ＝１ｋ－ＭＭａ２ａ２ｄＡＡ；ｄＴＴ＝( ｋ１－－１Ｍ)ａＭ２ａ２ｄＡＡ；ｄＶＶ＝ －１－１Ｍａ２ｄＡＡ；ｄＭＭａａ＝－２２＋((１ｋ－－Ｍ１ａ)Ｍ２)ａ２ｄＡＡ
（下转第 ８６页）
８３
技术应用
度相同，但其力学性能指标仍会存在一定差别。为此，必须选 用更合理的检测方式提高路基质量。通过平板载荷试验检测 可获取准确的变形沉降量，及地基承载力数据，更符合施工设 计要求。为此，在实际施工中，应进一步规范试验操作步骤，做 好各项检测工作，保证检测结果的准确性、真实性，从而最大限 度提升工程质量。 参考文献： ［１］ 王青明，林秀娟．平板载荷试验在高速公路路基检测中的
图 ２ 残差收敛曲线
图 ３ 压力曲线图
图 ４ 马赫数
８２
技术与市场 ２０１９年 第２６卷 第４期
技术应用
图 ５ 速度
图 ６ 压力
CFX数值模拟在防腐领域的应用
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论
Ｍｏｎｏｇ ａ ｈ ｒｐ
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对 于一个 实际的 防腐 工程 问题 ，我们 首先 要确 的几 何模 型 ，用于 模拟换 热器的 热分布 以及管 、壳
情 况 ，我 们所 关心的 主要是 弯管 内的速 度场和 压 力 为网格 划分 。在 Ｃ Ｄ 算拟介质是压缩性很小 精 度和 速 度的 重要 因素之 一 【。Ｉ Ｅ Ｃ Ｄ （ ６ ’ Ｍ Ｆ 】 Ｃ 简称 的液相 ，可压缩性也可以不予考虑 ；一般情况下 ，采 Ｉ Ｅ ）提供 了广泛地Ｃ Ｄ ＣＭ Ａ 软件接 口，当几 何模型建 用ｋ ￡ 一 紊流模型进行模拟 ；模型比较 简单 ，可使用六 好后可 直接导入 ￣ Ｉ Ｅ Ｕ Ｍ进 行网格划分 。导人Ｉ Ｅ Ｃ Ｃ Ｍ 面体 网格化分 ，并在边界 层处进行加密 。
图２ 几种不 同的网格类型
全面腐蚀控制
第２卷 第３ ０ ２ ， ６ 期２ １年３ ｑ
cfx和ansys的算例：水管的耦合问题算例2
1.问题描述：一根弯管，里面有流体入口流体速度10m/s ，开放出口压力（opening），管道两端固支。
现在想用ansys和cfx的MFX的流固耦合做个练习，观察在水流冲击下管道的变形情况。
2.模型描述：管道模型，网格，边界条件和接触面apdl/prep7!Selection tolerance!set element typeet,1,shell63 ! 3-D 20-Node StructuralR,1,0.01, , , , , ,!!set materialmp,ex,1,2.1E11 !Young modulusmp,prxy,1,0.3 !Poisson coefficientmp,dens,1,7800!simple pipe modelk,1,k,2,1k,3,0,1l,1,2l,1,3LFILLT,2,1,0.25, ,LPLOT WPSTYLE,,,,,,,,1 KWPA VE, 2 wpro,,,-90.000000 CSYS,4CYL4, , , ,0,0.1,90 CYL4, , , ,-90,0.1,0VDRAG,1,2 , ,, , ,1,3,2 vglue,allvdele,all,,0aplotFLST,2,6,5,ORDE,6 FITEM,2,4 FITEM,2,12 FITEM,2,20 FITEM,2,30 FITEM,2,33 FITEM,2,36 ADELE,P51X, , ,1FLST,2,7,5,ORDE,7 FITEM,2,5 FITEM,2,-6 FITEM,2,13 FITEM,2,-14 FITEM,2,21 FITEM,2,28 FITEM,2,31 ADELE,P51X, , ,1FLST,2,4,5,ORDE,4 FITEM,2,1 FITEM,2,22 FITEM,2,27 FITEM,2,34 ADELE,P51X, , ,1 aglue,alltype,1real,1esize,0.03MSHAPE,0,2DMSHKEY,1Amesh,all!boundary conditionnsel,s,loc,x,0D,all, , , , , ,ALL, , , , ,nsel,s,loc,z,0D,all, , , , , ,uz, , , , ,allsel,all!set fsi conditionsf,all,fsin,1allselsavecdwrite,db,example_shell,cdbfinish流体模型，网格，边界集合apdl/prep7/prep7et,2,fluid142,,,,1 !3D Fluid element with diplacement DOF optionet,3,shell63 !Mesh only element (3D quad 4 nodes) to mesh surfaces used in CFXpre !Fluid domain geometryk,1,k,2,1k,3,0,1l,1,2l,1,3LFILLT,2,1,0.25, ,LPLOTWPSTYLE,,,,,,,,1KWPA VE, 2wpro,,,-90.000000CYL4, , , ,0,0.1,90CYL4, , , ,-90,0.1,0VDRAG,1,2 , ,, , ,1,3,2vglue,allaplot!Fluid domain meshingallseltype,2mat,2esize,0.02vsweep,all!FSI interface surface meshasel,s,,,3asel,a,,,11asel,a,,,19asel,a,,,29asel,a,,,32asel,a,,,35ALLSEL,BELOW,AREAaplottype,3 !with mesh only elements amesh,allcm,fsi,elem !Create component named fsi allselASEL,S, , ,34ASEL,a, , ,22ALLSEL,BELOW,AREAtype,3 !with mesh only elements amesh,allcm,inlet,elem !Create component named inlet allsel,allASEL,S, , ,1ASEL,a, , ,27ALLSEL,BELOW,AREAtype,3 !with mesh only elementsamesh,allcm,outlet,elem !Create component named inletallsel,allasel,s,,,4asel,a,,,20asel,a,,,12asel,a,,,33asel,a,,,36asel,a,,,30ALLSEL,BELOW,AREAaplottype,3 !with mesh only elementsamesh,allcm,sym,elem !Create component named symallsel,allcdwrite,db,fluid,cdb !Create fluid.cdb file for CFXpre3.生成dat和defSet up the CFX Model and Create the CFX Definition FileSet up the example in the CFX preprocessor1.Start CFXpre from the CFX launcher.2.Create a new simulation and name it cfx_mfx3.Load the mesh from the ANSYS file named fluid.cdb. The mesh format is ANSYS.Accept the default unit of meters for the model.4.Define the simulation type:1.Set Option to Transient.2.Set Time duration - Total time to 0.5 s. Note: this value will be overridden byANSYS.3.Set Time steps - Timesteps to 0.005 s. Note: this value must be equal to the timestep set in ANSYS.4.Set Initial time - Option to Value, and accept the default of 0 s.5.Create the fluid domain and accept the default domain name. Use Assembly as thelocation.6.Edit the fluid domain using the Edit domain - Domain1 panel.1.Set Fluids list to Air at 25 C.2.Set Mesh deformation - Option to Regions of motion specified. Accept thedefault value of mesh stiffness.3.In the Fluid models tab, set Turbulence model - Option to None (laminar).4.Accept the remainder of the defaults.5.Initialize the model in the Initialisation tab. Click Domain Initialisation, and thenclick Initial Conditions. Select Automatic with value and set velocities and staticpressure to zero.7.Create the interface boundary condition. This is not a domain interface. Set Name toInterface1.1.In the Basic settings tab: - Set Boundary type to Wall. Set Location to FSI.2.In the Mesh motion tab: Set Mesh motion - Option to ANSYS Multifield.3.Accept the defaults for boundary details.8.Create the opening boundary condition. Set Name to Opening.1.In the Basic settings tab: Set Boundary type to Opening. Set Location to outle.2.In the Boundary details tab: Set Mass and momentum - Option to Static pres.(Entrain). Set Relative pressure to 0 Pa.3.In the Mesh motion tab: Accept the Mesh motion - Option default of Stationary. 9.Create the inlet boundary condition. Set Name to inlet. Edit the inlet boundary conditionusing Edit boundary: inlet in Domain: Domain1 panel.1.In the Basic settings tab: Set Boundary type to inlet. Set Location to inlet.2.In the Boundary details tab: Set Mass and momentum - Option to normal speed.Set normal speed value to 03.In the Mesh motion tab: Set Mesh motion to Stationary.10.Generate transient results to enable post processing through the simulation period.1.Click Output Control.2.Go to Trn Results tab.3.Create New. Accept Transient Results as the default name.4.Choose Time Interval and set to 0.005。
FLUENT分析圆管弯头段的三维流动
用FLUENT分析圆管弯头段的三维流动摘要：简要介绍了Fluent的组成部分和使用步骤，并通过Fluent对黏性流体通过圆管弯头段的三维流动经典案例分析，介绍了用Fluent分析解决实际问题的具体过程，说明了用Fluent 分析流体力学的可行性，从而为解决其它复杂流体问题的优化分析提供了新的方法和科学依据。
关键词： Fluent ；圆管弯头；三维流动1概述CFD(计算流体力学)是应用数学方法描述物理和化学现象的一种数据模型模拟工具。
Fluent是目前国际上通用的商业CFD(计算流体动力学)软件包，在国际CFD市场上占主导地位，只要涉及流体、热传递及化学反应等工程问题，都可用Fluent进行解算。
Fluent[1I是用于计算复杂几何条件下流动和传热问题的程序。
它提供的无结构网格生成程序．把计算相对复杂的几何结构问题变得容易和轻松。
可以生成的网格包括二维的三角形和四边形网格。
三维的四面体、六面体及混合网格。
2Fluent程序组成部分和求解步骤Fluent软件包由以下三部分组成：前处理器：Gambit用于网格生成．是具有强大组合建构模型能力的专用CFD前处理器：求解器是流体计算的核心．可对基于结构化或非结构化网格进行求解：后处理器具有强大的后处理功能。
求解步骤：①确定几何形状，生成计算网格(用Gambit，也可以读入其它指定程序生成的网格)；②选择2D或3D来模拟计算；③输入网格；④检查网格；⑤选择解法器；⑥选择求解的方程，层流或湍流(或无粘流)、化学组分或化学反应、传热模型等；确定其它需要的模型：如风扇、热交换器、多孔介质等模型；⑦确定流体物性；⑧指定边界条件；⑨条件计算控制参数；⑩流场初始化；⑩计算；⑩检查结果：⑩保存结果，后处理等。
3 圆管弯头段的三维流动分析实例1）问题描述水在一个直径为100mm的管道内以平均速度v=1m/s流动，经过一个等径的90度弯头后进入等径的圆形管道结构，如图1所示。
4.6 弯通道流动(7)
4.6弯通道流动4.6.1物理模型在实际生活和工程中，弯通道中的流动现象是经常能遇到的。
本节将介绍如何模拟如图4-6-1所示的三维弯通道中的流动状况。
图4-6-1 弯通道示意图弯通道的横截面为一个边长为100mm的正方形，其平直部分的长度为500mm，弯曲部分的半径为200mm，水流以0.1m/s的速度从通道的一面进入。
4.6.2在Gambit中建立模型Step1：启动Gambit并选择求解器为Fluent5/6。
Step2：创建节点操作：→→打开“Create Real Vertex”对话框，在该对话框中输入各个点的坐标（各点坐标可参考弯通道的几个尺寸）。
创建的节点如图4-6-2所示。
图4-6-2 创建的节点示意图Step3：由节点创建线（1）创建直线操作：→→创建弯通道的平直边线。
（2）创建圆弧操作：→→打开创建圆弧对话框，选择方式为过三点画弧，创建弯曲部分边线。
Step4：由边线创建面操作：→→打开创建面对话框如图4-6-3所示，Shift+鼠标左键依次点击计算区域外围边线上的各条线段。
点击Apply确认。
图4-6-3 创建面对话框图4-6-4 拉伸体对话框Step5：由面拉伸成体操作：→→打开对话框如图4-6-4所示，（1）在Face中选择face.1（通道截面）；（2）在Path项，选择Vector；（3）点击Path下面的Define，打开对话框；（4）选中Magnitude左边的复选框，并输入100；（5）点击Apply确认，关闭Vector Definition对话框；（6）点击Apply，关闭Sweep Faces对话框。
Step7：划分体网格操作：→→打开对话框如图4-6-5所示，Interval size=10，其他设置保留默认。
图4-6-5 体网格划分对话框Step7：设置边界类型操作：→●在Name栏输入边界名称inlet，将Type栏选为Velocity-inlet，在Entity栏选取Face，并选中通道左边截面为进口边界。
计算流体力学应用与实践_三通CFX算例分析
计算流体力学应用与实践_三通CFX算例分析计算流体力学应用与实践三通管道算例分析1.模型建立使用三维建模软件UG9.0生成一个“T”型三通，其中三通的各个圆形管口半径均为5mm，三通三条管道的汇合点到各个管口之间的长度均为250mm。
三维软件中模型的作图历史与最终建模的结果如下图1。
最后在UG9.0中把此模型另存为parasolid类型的文件，后缀为x_t，随后导入到ICEM软件中进行网格划分。
图1 三通模型示意图2.网格划分使用ICEM软件进行三通模型的划分网格，首先导入生成好的parasolid文件至ICEM中。
然后修复三维模型，并创建Body实体。
然后添加Part部分，主要有IN、OUT1和OUT2，其中流体流入的面IN与流体流出的面OUT1、OUT2所对应的具体位置如图2所示。
图2三通液流流向示意图随后继续使用ICEM软件生成四面体网格。
其中生成网格的全局尺寸（Global Element Seed Size）设定为2.0。
生成全局网格后，再进行光滑滑网格，得到的网格质量如图3所示，从图中可以，所有网格质量均大于0.3，满足求解器的收敛要求。
图3网格质量检查结果在此基础上再生成菱形附面层网格。
最后的网格生成结果如图4、图5所示：图4管口处的附面层网格图5管道中的单层网格最终网格总数量为42661个。
3.前处理以及求解在CFX-Pre中设置流场参数设置，设置流体为水，热传导项选择热能（Thermal Energy）。
在本算例中，设置三通入口流体的速度为10m/s，入口温度为50℃，出口1、出口2压力为0Pa。
经过简单探索，最终求解控制设置为：最大迭代步数为1000步，或者残差低于1*E-4时停止计算。
由于网格尺寸比较小，网格数量比较多，计算过程收敛得很快。
最后求解残差收敛情况如图6所示。
图6三通计算计算结果残差曲线图由于前文中网格尺寸设置较小，网格数总体比较多，继续计算得到的残差结果可以继续缩小。
旋转弯曲管道内脉冲流动的二次流动
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则 连 续 性 方 程 :$<自 动 满 足 如 下 条 件 9
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浙 江 大 学 学 报.工学版0
第 G2卷
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式 中9带 * 的 为 有 量 纲 参 数3_/a和 ‘* 分 别 为 动 力
【CFX案例】04：压力梯度下的平面库艾特流动
【CFX案例】04：压力梯度下的平面库艾特流动本案例利用Fluent计算并验证压力梯度下两平面间库艾特流动。
1 案例描述本案例模拟两个平行板之间的粘性流动。
其中底板保持静止不动，顶板以恒定速度3 m/s移动。
沿板平行方向压力梯度为-12 Pa/m。
如图所示。
计算采用2D周期模型，长1.5m，宽1 m。
其中介质参数：密度1kg/m3，动力粘度1 kg/m-s。
采用边界条件为：顶板：壁面边界，速度沿X方向3 m/s底板：固定壁面边界左右周期边界：压降-12 Pa/m2 模型验证解析解来自B.R. Munson, T.H. Okiishi, W.W. Huebsch, Fundamentals of Fluid Mechanics, 7th Edition，P324。
其中，U为顶板移动速度，本案例为3m/s；b为平板间距，本案例中为1 m。
代入本案例中的计算条件，可得到速度表达式：3 CFX计算设置3.1 启动CFX启动CFX后，软件界面如下图所示，设置Working Directory为合适的英文路径。
点击按钮CFX-Pre启动CFX前处理界面点击菜单File → New Case新建case弹出对话框中选择General，点击OK按钮3.2 读取网格选择菜单File → Import → Mesh，弹出对话框中选择网格文件VM04.cas导入的模型如图所示。
注：CFX导入Fluent的二维CAS文件后，会自动拉伸一层网格厚度。
3.3 设置材料参数鼠标双击模型树节点Materials > Air at 25 C打开材料属性编辑面板如下图所示，材料设置面板中修改Density为1 kg/m3设置Dynamic Viscosity为1 Pa.s点击OK按钮关闭面板2.4 设置计算域鼠标双击模型树节点Flow Analysis 1 > Default Domain打开区域设置面板切换到Fluid Models标签页，设置Heat Transfer为IsoThermal，设置Turbulence为None(Laminar)，点击OK按钮关闭面板2.5 边界条件本案例包含一个运动壁面及一对周期边界需要设置，其他边界采用默认设置。
等腰三角形管道管道大部分出现紊流
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直径段
速度降低、静压增大 弧形段
周期性变化
速度增加、静压减小
※ 轴向伸缩能力较强，减小温差应力， 能适应较大的温度变化
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减小进口扰动，推迟层流向紊流过渡，通
道易堵
通道高度下降
可以置更多换热面，单位体积换热强度 增强，可减小换热器体积
※从多方面综合考虑
L
Re Pr de 70
L
Re Pr de 7
L
Re Pr de 7
L
2. 单相流体管内强制对流换热强化技术 （1）层流流动时
※ 改变流体的流态
（2）湍流流动时
※ 减薄层流底层厚度
§1.2 层流时管内强制对流换热强化
1. 改变管道形状
1. 单相流体管内强制对流换热实验关联式
Nu c Rem Prn
（1）圆形管道截面
管内层流换热
Nu
1.86Re
Pr 1
3
d l
1
3
w
0.14
管内湍流换热
Nu 0.023Re0.8 Pr0.4
管内过渡流流态换热
Nu
0.016
Re 2
强度都成比例下降
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（2）正规过渡区——波形换热板
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※当单位换热面积流动阻力相同时， 采用波形板结构换热量比光板结构 增加40-50%。
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（3）正规过渡区——新型不锈钢多层波形管
壁厚为0.4-0.5mm的 特种不锈钢板材 滚压成不同规格的圆形薄壁光管 将焊缝错开套装成多层薄壁圆形光管 利用特殊工艺涨波凸起成型
ANSYS教学算例集FL_工艺注射混合管流场分析
物理模型设置
• 表达式求值 Ø 点击选择【Evaluate】标签 Ø 在T后输入栏中填入300[K] Ø 点击【Evaluate Expression】
物理模型设置
• 调整材料属性 Ø 选择Outline标签，展开Materials，双击下面Water属性，进入到设置 Ø 切换至【Material Properties】标签 Ø 展开【Transport Properties】 Ø 选择【Dynamic Viscosity】 Ø 在【Dynamic Viscosity】下选择【Dynamic Viscosity】栏 Ø 点击右边Expression按钮，转换至表达式输入模式 Ø 将VisT填入表达式栏中 Ø 点击【OK】
• 保存case文件 Ø 选择【File】>【Save Case As】，在【File name】中写入InjectMixer，单击【Save料属性 Ø 在主菜单下选择【Insert】>【Expressions，Functions and Variables】>
写出CFX-Solver求解输入文件（.def）
• 菜单栏中单击Define Run 。 • 保存名称为InjectMixer.def的文件。 • 点击Save保存。 • 选择【File】>【Close】退出CFX-Pre。 • 选择弹出对话框中的【Save&Close】。
CFX-Solver求解设置
Energy】。 Ø 点击【OK】 • 创建流场进口边界 Ø 在Outline下的InjectMxier行单击右键，选择 【Insert】>【Boundary】选项，在Name栏后 填入“side inlet”，点击【OK】。 Ø 进入到Basic Settings设置栏中，保持 【Boundary Type】>【Inlet】。选择 【Location】>【side inlet】。 Ø 其余具体设置参数
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CFX典型过程包括： • 几何模型 • 网格划分 • CFX前处理 • 求解过程 • 后处理
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弯管流动实例
弯管流动是工程实际中常遇到的问题，结构如下图，管 内流体为水，入口速度取10m/s，出口为压力出口，具体几何 尺寸如图示。 本案例三维建模和网格划分采用软件ICEM。
图18
图19
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弯管流动实例
2.定义Part的网格尺寸 右击模型树Model→Parts，选择Part Mesh Setup。在弹出的对话框中， 定义WALL的最大允许网格单元尺寸为100，并且单击Prism，即在壁面附 近生成边界层棱柱网格，单击Apply按钮确定，单击Dismiss按钮退出。
图6
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弯管流动实例
3.创建Curve 选择Geometry标签栏-创建Curve按钮
Step1：创建Curve1-右击模型树Model→Points，选择Blank Points，再选择Point_1，中键确定，此时Point_1被隐藏。 将鼠标置于主窗口Z轴坐标附近，当出现+Z时，单击中键， 主窗口将显示Z轴视图。如图示，勾选Radius复选框，输入半径 600， 单击圆心Point_0，然后在其附近任意点两点，得到Curve1。
Step2：创建Point_1，如图5示，输入DX=0，DY=0，DZ=5000， 选择Point_0为基准创建Point_1
图3
图4
图5
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弯管流动实例
Step3：采用相似的方法创建其余各点，其中创建不同点 时的基准点和偏移量如下表所示
待创建点 Point_2 Point_3 Point_4 基准点 Point_1 Point_1 Point_3 DX -1500 -3000 0 DY 0 0 0 DZ 1500 0 -5000
图23
图24
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弯管流动实例
导出网格
Step1：output mesh→select solver打开选项卡Solver Setup，如下图，在 output solver中选择ANSYS CFX，单击Apply Step2：选择output mesh → write input，弹出如图所示对话框，若前期保存 了.fbc文件，这里选择NO，弹出图 ，选择done，输出完成。
图25
图26
图27
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CFX弯管流动计算实例
模拟阶段 特性 模拟模式 模拟类型 流体类型 域类型 前处理 湍流模型 进口条件 出口条件 壁面条件 时间尺度 细节 常规 稳态 water 静止域 K-Ɛ模型 速度进口 开放出口 无滑移壁面 自动时间尺度 平面 后处理 绘制 云图 矢量图 流线图
图9
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弯管流动实例
4.创建Surface 选择Geometry标签-单击创建Surface按钮 Step1：创建弯管的侧面。如图所示，单击Curve2为Driving curve，单击选择Curve1为Driven curve，中键确定，如下图所示。
图10
图11
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CFX模拟 计算 设置
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CFX弯管流动计算实例
CFX Pre设置
1.新建及网格加载
Step 1：打开CFX18.1，出现下图界面，
分别为 TurboGrid 旋转机械模块 CFX-Pre 前处理模块 CFX-Solver Manager 求解模块 CFX-post 后处理模块 Step2：打开CFX—Pre，新建File—New case，如图，选择General。
图1 弯管尺寸图
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弯管流动实例
建立模型及网格划分 1.设定工作目录 启动ICEM File→Change Working Directory，选择文件存储目录
图2
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弯管流动实例
2.创建Point Step1：创建Point_0，选择Geometry建点（图3），如图4示，输 入X=0，Y=0，Z=0，创建Point_0
图12 10/40 2018/6/12
弯管流动实例
5.创建Part 右击模型树Model→Parts，选择Create Part Step1：创建入口Part，在Part栏中输入IN，选择由Curve1围成的入口面。
Step2：采用Step1的方法，定义弯管侧面的Part名为WALL，定义出口面 的Part名为OUT。定义完成后观察几何体不同Part颜色的变化。
弯管流动实例
定义网格参数
1.定义全局网格参数 在标签栏中选择Mesh，进入定义网格全局参数的操作。 Step1:定义网格全局尺寸。如图所示，定义Scale factor为1，定义Max element为128，勾选Display复选框，查看最大允许网格单元大小。其它选 项保持默认设置，单击Apply按钮确定。
图31
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CFX弯管流动计算实例
图32
图33
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CFX弯管流动计算实例
3.入口边界条件设定 Step 1：单击工具栏生成边界按钮，并 命名为IN。 Step 2：基本设定。选择边界类型为 Inlet，位置在IN。 Step 3：边界详细信息。流体类型为亚 声速，质量和动量选择Normal Speed， 值为10m/s。。 Step 4：单击OK，生成进口边界。
图40
图41
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CFX弯管流动计算实例
7.求解 Step 1：单击工具栏求解（Define Run） 按钮，写出求解文件。 Step 2：保存文件。在弹出求解文件窗口 设置文件名后保存写出文件，同时弹出求 解器窗口如图。 Step 3：开始求解。写出求解文件后，求 解器将自动弹出，确认求解文件和工作目 录，单击Start Run按钮进行求解。 Step 4：结束提示。收敛结束后自动弹出 提示窗口。
图15
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弯管流动实例
Step4：创建几何模型的拓扑结构。选择Geometry栏中创建拓扑结构按钮， 保持默认设置，单击Apply按钮创建表征几何必需的Point和Curve，创建结果 如图所示，Surface的显示方式为Wire Frame。
图16
Step5：创建Body 。选择Geometry中创建Body标签，在Part栏中输入名称 BODY，勾选Entire model复选框，单击Apply按钮，根据整个模型的几何拓扑 创建Body。 13/40 2018/6/12
图28
图29
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CFX弯管流动计算实例
Step 3 ：保存模拟 File—Save case保存当前模拟。注意目前CFX不接受任何中文字符， 在模拟的存储路径和文件名中均不能出现中文字符和用中文输入法输入 的符号。 Step 4 ：导入网格，如图，在弹出的网格加载窗口中选择后缀为.cfx5的 网格文件，单击打开加载网格。
图21
图22
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弯管流动实例
Step2：检查网格质量。 选择Edit Mesh标签栏，选择需要检查的网格类型TETRA_4（四面体网格单 元）、TRI_3（三角形网格单元）、PENTA_6(三棱柱网格单元)。在 Criterion下拉列表中选择Quality，单击Apply按钮。 网格质量都大于0.3，满足计算要求。 File→save project as，保存为Pipe.prj
图30
22/40 2018/6/12
CFX弯管流动计算实例
2.生成域 Step 1：单击生成域按钮，并命名为 pipe。 Step 2：常规设置。选择位置，选择 域类型为Fluid Domain，流体列表中 的物质选为water，其他选项为默认。 Step 3：湍流模型选择k-Ɛ模型，壁 面函数选择Scalable选型。 Step 4：单击OK，生成域。
图20
3.保存几何模型 File→Geometry→Save Geometry As，保存当前的几何模型为Pipe.tin。
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弯管流动实例
4.生成网格
Step1：选择标签中的Mesh，勾选Create Prism Layers复选框，其余参数 保持默认设置，单击Compute按钮生成网格。生成的网格如图所示，发 现在近壁面处有很好的边界层网格。
图39
图38
27/40 2018/6/12
CFX弯管流动计算实例
6.设定求解控制 Step 1：单击工具栏生成生成求解控制按钮， 设置求解控制。 Step 2：基本设定。求解控制中确定Advection Scheme为High Resolution，Max Iteration为200， 如图，其他选项保持默认。 Step 3：单击OK，生成求解控制。 Step 4：单击工具栏中保存按钮，保存当前设置。
弯管流动实例
Step2：采用与Step1相同的方法，依次生成剩余圆柱的侧面。 Step3：创建圆柱的入口端面，在Method下拉列表中选择From Curves，单击选择Curve1，中键确定。（若生成出错，打断进口 圆曲线，再生成即可。）
Step4：采用与Step3相同的方法创建弯管的出口端面。
图36
图37
26/40 2018/6/12
CFX弯管流动计算实例
5.壁面边界条件设定 Step 1：单击工具栏生成边界按钮，命名为WALL。 Step 2：基本设定。选择边界类型为wall，位置在 WALL。 Step 3：边界详细信息，本例选择无滑移壁面，详 情如图。 Step 4：单击OK，生成壁面边界。