基于FLUENT的90_圆形弯管内部流场分析

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阀体后90°圆形弯管内部流场PIV测量及POD分析

阀体后90°圆形弯管内部流场PIV测量及POD分析谢龙;靳思宇;王玉璋;于建国【摘要】Through the established re-circuiation water channel, the inner flow field in 90°bending duct of circular-section with a fore-end valve was measured by particle image velocime-try. Massive high-resolution data of transient flow field were obtained at different observation sections under diverse velocities. The transient and time-averaged flow fields after adaptive correlation calculation were analyzed. The POD modes were obtained after proper orthogonal decomposition of the flow fields, and the structural properties of vortex were further analyzed through the reconstruction of fluctuation field. Conclusions are drawn out that there exists Kdrmdn vortex street in the bend after the butterfly valve, the vortex information is included in low proper orthogonal decomposition modes, and the flow properties of vortex can be restored through the reconstruction of fluctuation field.%利用激光粒子图像测速技术对阀体后90°圆截面弯管的内部流场进行测量,获取了弯管流场在不同来流流速及观测截面上的高分辨率瞬态速度场数据.分析了图像相关计算所获得的瞬态及时均速度场,对流场进行本征正交分解,并进一步分析重构脉动场中的涡结构特性.结果表明:流体流经蝶阀在弯管中形成卡门涡街,涡结构信息包含在本征正交分解低阶模态中,脉动场的模态重构可以还原涡的流动特性.【期刊名称】《实验流体力学》【年(卷),期】2012(026)003【总页数】6页(P21-25,31)【关键词】弯管;阀门;流场;粒子图像测速技术;本征正交分解【作者】谢龙;靳思宇;王玉璋;于建国【作者单位】上海交通大学动力机械与工程教育部重点试验室,上海200240;上海交通大学动力机械与工程教育部重点试验室,上海200240;中国船舶重工集团公司第704研究所,上海200031;上海交通大学动力机械与工程教育部重点试验室,上海200240;上海交通大学动力机械与工程教育部重点试验室,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TB1260 引言弯管流动受到诸多因素的影响，尤其是在弯管前端存在阀门时，弯管内的流场呈现出十分复杂的流动特性，如在管内壁附近形成二次流动分离区、管外侧产生大尺度涡街，这些现象不利于流体输运的平稳性能，造成流体总压和能量的损失，并且特殊的流动结构还对管道噪声特性有着重要影响。

基于Fluent的混合弯管流场的数值模拟

ｔｒｕｈ傩ｔｍｐｅａｕｅｉｉｅｔｅｅｂｗ．ｐｒｓｕｅａｄｓｅ．ｔ．ｏｅｂａｅｎＦｌｅｔＴｅｈｅｕｔｅ￥ｓｃｅｒｔｒｎｄｈｌｏｓｅｓｒｎｐｅｄｅｃｉｄｎｓｄｏｕｎ．ｈｎｔｅｒｓｌｓｓ
【摘要】弯管在工业生产的各个领域正得到越来越广泛的运用。以工业生产最常见的一种弯管体为研究对象，利用计算流体力学技术，首先对弯管体进行物理建模，设定各项基本参数，通过ＦＵＮＬＥＴ软件对弯管内温度、压力、速度等参数做了全面详细的二维数值模拟，最后将计算结果进行图形化显示，得到了各项设计指标的极值及其所在部位等重要的设计及优化依据，象具体的研究分析了弯管形
内流体状态。
关键词：ＬＥＴ混合弯管；ＦＵＮ；流场；模拟【ｂｔｃ】ｌｗｒｕｅｌｅａｄｒｒｉｄｅｅｒｎｕｔｒｕｔｎｙｔｉｃｎＡｓａｔＥｂｓｅｓｄ１ｒｎ，ｅｎｉｒｅｏｄｓｙｏｃｉ．ｋｇａｏ－ｒｏａＴｅｖｓａａｆｉｒｐｄｏＢａｎ￣ｏｓｉｎｅｂｗａｓａｃｂｅｔｈｓａｍｄｌｇｉ￡ｕｌｗｔｅｈｌｏｆｕｄｍｃａｉｏｐｔ－ｌｌｏｓｒｅｈｏｊｃ，ｙｉｌｏｅｉｉｏａｅｒｐｃｎｓｂｉｉｔｅｌｉｅｈｃｃｍｕｔｈｈｐｆｎｓａ
ｌｌ百ｊｌ
混合弯管在工业生产领域正得到越来越多的运用，其在水利、

阀体后90_圆形弯管内部流场的数值模拟_魏志

ＷＥＩＺｈｉ，ＹｕｚｈａｎＷＡＮＧｇ
（，ＫｅＬａｂｏｒａｔｏｒｆｏｒＰｏｗｅｒＭａｃｈｉｎｅｒａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎｏｆＭｉｎｉｓｔｒｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｙｙｙｇｇｙ，）ＳｈａｎｈａｉＪｉａｏｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔＳｈａｎｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａｇｇｙｇ：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ３Ｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｉｎｎｅｒｆｌｏｗｉｎａ９０ °ｃｉｒｃｕｌａｒｓｅｃｔｉｏｎｅｄｂｅｎｄｗｉｔｈ－）ｍ，ｆｏｒｅｅｎｄｖａｌｖｅｕｓｉｎｌａｒｅｅｄｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＬＥＳｅｔｈｏｄｓｏａｓｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎ－ｇｇｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｃｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｖｏｒｔｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｄｉａｌｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｓａｔｆｕｌｌｏｅｎｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｂｕｔｔｅｒｆｌｐｙ，ｖａｌｖｅｗｈｉｃｈｗｅｒｅｓｕｂｓｅｕｅｎｔｌｃｏｍａｒｅｄｗｉｔｈａｒｔｉｃｌｅｉｍａｅｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒＰＩＶ）ｍｅｔｈｏｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｑｙｐｐｇｙ（，ｔｈａｔｔｈｅＬＥＳｍｅｔｈｏｄｃａｎｗｅｌｌｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｉｎｎｅｒｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｃｕｒｖｅｄｂｅｎｄａｎｄｉｔｓｒｅｓｕｌｔｆｉｔｓｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈａｔ；ｏｆａｃｔｕａｌｅｘｅｒｉｍｅｎｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｆｒｏｍｂｕｔｔｅｒｆｌｖａｌｖｅｏｎｔｈｅｉｎｎｅｒｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｐｙｙ，；ｈｉｈｉｎｔｈｅａｒｅａ２０ｍｍａｂｏｖｅｔｈｅｃｕｒｖｅｄｂｅｎｄｃｅｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｗｈｅｒｅｔｈｅｈｉｈｓｅｅｄｒｅｉｏｎｍｏｖｅｓｒｅａｒｗａｒｄｇｇｐｇｖｏｒｔｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｆｏｕｎｄｉｎｅａｃｈｓｅｃｔｉｏｎａｔａｎｌｅｔｈｅｖｏｒｔｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｔｏｕｔｅｒｓｉｄｅｏｆｃｕｒｖｅｄｂｅｎｄｉｓ θ＝０；ｇ，ｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｔｈａｎａｔｔｈｅｉｎｎｅｒｓｉｄｅａｎｄｉｔｓｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｆｉｘｅｄ．ｏｓｉｔｉｏｎｙｐ：；；；ＫｅｗｏｒｄｓｂｕｔｔｅｒｆｌｖａｌｖｅｃｕｒｖｅｄｂｅｎｄＬＥＳＰＩＶｙｙ

90°方弯管内气相流场的数值模拟与分析

１ｉ，ＬＳａｏＥ）方法对三维空间的弯管流动进行了数ｔｎ
方法对９。０方弯管内的气相流场进行数值模拟，重点考察不同空间倾角对弯管内二次流形态的影响规律，以期为工程设计提供参考。
大涡模型基本方程 ’ ６
大涡模拟方法是建立在湍流统计和旋涡的级联
间倾角。
关键词方弯管气相流场大涡模拟二次流倾角与分析。然而，上述的研究对象主要是围绕水平弯
引
言
管展开的，文献［］中虽然研究了不同来流方向４对弯管内流场的影响规律，但并未考虑到弯管自身
结构变化对流场的影响。
在石油、化工、机械、动力、水利等工程应用
中常常涉及到不同空间倾角的弯管流动问题，一般情况下，弯管内的流场由于受到弯管曲率的影响，较直管的流场复杂。早期的实验研究以Ｔｙｒａｌ ¨ 为ｏ代表，他采用ＬＶ技术对９。弯管内流体的层流Ｄ０方和湍流２种流态进行了系统测量，给出弯管不同横截面的时均速度和压力分布等实验数据，明确提出
Ｓｏｅ方程及连续方程，得到ｔｓｋ
基金项目：中石化集团公司资助项目 “ 紧凑式沉降器内新型快分系统的开发” （００３。３１０）
维普资讯
一
１０一
石油
机
械
２００７年
第３５卷
第８期
￣ｐ）（＝＋ｔ－＋一（
（＋
０ｔ
２．数值方法

基于fluent的弯管流动模拟研究

拟。
中图分类号：０３５１．２文献标志码
０引言
弯管广泛应用于石化，钢铁冶金等各个行业，其内部运输的相对运动会产生一定的振动从而导致管道系统动力失稳，给系统造成灾难性的毁坏。现在管道中多为油水两相流，流动较为复杂，而且再通过弯管时会发生突变，使得流动更加复杂，基于以上因素，研究弯管油水两相流动的速度、压力、流线分部的特性，既能保
２０１３年１月
Ｊａｎ．２０１３
文章编号：２０９５－２７１６（２０１３）０１－００７３－０４
基于ｆｌｕｅｎｔ的弯管流动模拟研究
纪宏超，李耀刚，郑镭。，李文军
（１．河北联合大学，河北唐山０６３００９；２．唐山德盛陶瓷有限公司，河北唐山０６３０００）
＿
（１）
（２）
Ｏ￣ｐｋｖ
＝
式中：
Ｉ，Ｉ
ｐｍ

（３）
质量平均速度；Ｐ混合密度（２）动量方程：
去（ｐ）＋Ｖ・（ｐ
ｐｇ＋Ｆ＋Ｖ・（ ∑ａ
＝一ＶＰ＋Ｖ。【（Ｖ＋Ｖ－－＊Ｔ）】＋
３结论
’
（１）用数值模拟手段对弯管内部流动进行了研究，得出的两相流数值特征与实际及理论计算比较接近，揭示了弯管流速度场和压力场的变化规律。
（２）建立的数值模型可为弯管设计试验提供参考和帮助。针对具体试验，改变模型中对应参数，即可更科学的了解管道输送弯管过程的变化。

90°弯管内流体流动数值模拟研究

和减少管道的泄漏等安全问题的发生。
关键词弯管；数值模拟；流场分析中图分类号ＴＧ３７文献标志码Ａ文章编号ｌ６７１ —８１００（２０１４）０１ —００２５ —０４
。一
一Ｃ
— — —湍而列日动能耗Ｅ嵇歌竿散率；
—— 湍流粘性系数；
Ｃ —— 常数；ＲＮＧＫ—ｅ湍流模型的湍动能传输方程为：
析、弯管内流场ＣＦＤ模拟来输泥管道的阻力特
性。
＝
Hale Waihona Puke 丝兰弯管广泛应用于水利、化工、石油、动力工程
Ｏｕｉ
－
一
０
（１）
等领域，弯管中的流动由于受到弯管曲率的影响，
相比直管的流场要复杂的多，而且会在管壁附近形成分离区、管道截面上产生二次流动等，这不仅会造成流体总压和能量的损失，而且形成的局部
Ｓ＝（２ＳＳ）（７）
在本文中．最终修正后的模型节点数有
１２８６１６个，网格单元有１２２３４１个。整体网格划
ｓ（＋）
㈣
分图如图３所示。
Ｌ述方程的模型参数为：Ｔ］一４．３８；ｐ＝＝＝０．
表平均应变率对￡的影响，Ｒ的表达式为：

用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。

基于FLUENT的气动传输中弯管的流场分析

Research Findings| 研究成果 | ·27·2017年6月基于FLUENT的气动传输中弯管的流场分析王浩然，闵雄，高波，汪平（远光共创智能科技股份有限公司，广东珠海 519000）摘要：以气动传输系统的载体管道为对象，利用ANSYS有限元分析软件中的FLUENT模块，对管道中的薄弱环节弯管部分进行流体分析，得出气体在经过弯管时的压力分布云图和速度矢量图。

直观地反映出在额定风机功率下气体经过弯管时压力和速度的变化，进而分析出压力和速度损失的大小和原因，为实际工程应用中提供合理的建议和解决方案。

关键词：弯管；ANSYS；FLUENT；流体分析中图分类号：TV732.4+4 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2017）06-0027-021 引言随着制造业的不断发展，工业自动化不断普及，火电企业对入场煤的采制化也实现了自动化和智能化。

气动管道物流传输系统作为传输的载体具有快速、安全、便捷、高效和节能的特点，开始在火电企业的煤样传输中获得推广[1-2]。

煤样瓶在传输过程中并不是匀速的，特别是在弯管处的受力和速度都是变化的，弯管中风速和压力的损失，会导致煤样瓶无法通过弯管，从而不能完成煤样传输的功能，而加大风机功率，会加大功率损耗。

更重要的是加剧煤样瓶与弯管的摩擦，特别是对弯管外侧管壁的摩擦，从而影响弯管的使用寿命。

以往在管道设计和风机选型中都是根据压力和速度损失的经验公式来估算，这种方法存在一定的缺陷。

而通过FLUENT进行有限元分析，可直观看到气流在经过弯管时压力和速度的分布情况[3-4]，并根据FLUENT的分析结果来了解压力损失的原因，以及在实际管道设计中应考虑的因素。

2 FLUENT介绍FLUENT是有限元分析软件ANSYS中的流体分析模块，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。

由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。

基于FLUENT的90°圆形弯管内部流场分析

通海阀内流场的三维数值模拟江山，张京伟,吴崇健，许清，彭文波摘要：以通海阀为研究对象，采用Fluent软件对通海阀在不同的开口度和流量下的内流场进行数值计算，给出通海阀阀腔内的速度场和压力场图。

根据该可视化结果分析影响通海阀性能和产生噪声的原因，为通海阀的内流道优化提供理论依据。

关键词：通海阀；RNG κ-ε湍流模型；Fluent软件；流场可视化Three Dimensional Numerical Simulation of The FlowField Inside Hull ValveJiang Shan ,Zhang Jingwei，Peng Wenbo(China Ship Development and Design Center,wuhan,,430064,China)Abstract：The research is focused on three dimensional simulation of the hull valve . The Fluent software has been applied to simulate the flow field inside hull valve at the conditions of different openings and different flux. And the pressure distribution and velocity distribution obtained through calculation. We search the reason which affect the capability and lead the noise of hull valve base on the visual result of simulation. The research result provide theoretics for optimizing the flow field inside hull vale.Key words：hull valve；RNG k-ε turbulent model; Fluent software；flow visualization1 引言通海阀是船舶内部管路系统与外界连接的重要装置，主要用于各管路海水注入和排出的控制和调节，因此其性能的好坏直接影响着全船各个系统乃至整个船舶的性能。

基于FLUENT的弯管内部流场的数值模拟

关键词：弯管；ＦＩＵＥＮＴ；数值模拟
中图分类号：ＴＥ８３２文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３６９６／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２ — ６９５２．２０１３．０１．０１３
Ｎｕｍｅｒｉｃａ１ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｎａ１ＦｌｏｗＦｉｅｌｄｉｎＢｅｎｄＤｕｃｔＢａｓｅｄｏｎＦＩＵＥＮＴ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂｅｎｄｄｕｃｔ；ＦＩＵＥＮＴ；Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｔｅ１．： — 卜８６ — １３９４１３６００４６；ｅ — ｍａｉｌ：ＺＧＦ — ＦＳ＠１６３．ｅｏｍ
第３３卷第１期
２石
油
化
工
大
学
学
报
Ｖｏ１．３３
ＮＯ．１
ＪＯＵＲＮＡＩＯＦｌＩＡ（）ＮＩＮ（ＳＨ１ＨＵＡＵＮｌＶＥＲＳＩＴＹ
Ｍａｒ．２０ｌ３
文章编号：１６７２ — ６９５２（２０１３）０１－００４８ — ０５
期的研究中，主要是采用实验测量的方法从宏观上
对其进行了研究，但是由于弯管内部流场的复杂性，仅用传统的实验方法很难得到其内部的各种细节。

基于FLUENT的90°圆形弯管内部流场分析

因此此处的内壁面附近的轴向压力增加而流体速度开始减小接着由于强二次流的作用主流中的高速流体继续沿着弯管的对称横剖面向外壁面流90沿着壁面向内壁面流动的二次流带动向外壁面流动的高速流体向内壁面流动从而致使速度等值图扭曲变形其速度等值图呈舌状并且包围了在内壁附近的低速流体
第３卷第１期２００８年１月
中国舰船研究ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｉｐＲｅｓｅａｒｃｈ
国舰船研究
第３卷
何尺寸如图１所示。为了分析方便，将弯管分成
上游直线段、弯曲段和下游直线段３部分。弯管
的曲率直径比为Ｒｅ／Ｄ＝２，弯管直径Ｄ为１０４
ｍｍ，上、下游的直线段长度均为１０４０ｍｍ，咖为极
假设流体空间点的平均流速和平均压强分别用瓦和Ｐ一表示，在直角坐标下的雷诺平均ＲＡＮＳ方程可用下式表示：
—ａ—ｕｉ：０
Ｏｘ‘
ｉ一０ａＵｔ十ｉ＋：ｉ１—１ｉ，—等＝ＯＩ一ｘ一—古—轰ｐ一Ｏｘ十＋ｉ矽蕞一Ｏ一ｘ —ｌＯ—ｘｉ一：＿—蚤警ｘｌ一
式中，矽为流体运动粘性系数；一ＰＭ’；ｕ’，为雷诺应
角，并定义弯曲段的主流入口截面处咖＝００，弯曲段出口截面处西＝９００，曲率半径Ｒｃ＝２０８ｍｍ，坐标系原点０位于弯管曲率半径的中心。其中ｕ’和ｕ表示沿弯管中轴线的纵向距离。
２．２几何结构和网格的生成
本算例的研究对象为９０。圆截面弯管，其几
图２弯管横剖面和纵剖面网格图
２．３边界条件
边界的进口条件：均匀来流速度大小为８．７ｍ／ｓ，方向垂直于弯管的入口截面即Ｙ一孑平面，温度３００Ｋ。边界的出口条件：出口压力０Ｐａ。壁面条件：固体壁面上采用无滑移条件。
３计算结果与分析
ＪｉａｎｇＳｈａｎＺｈａｎｇＪｉｎｇ—ｗｅｉＷｕＣｈｏｎｇ－ｊｉｔｉｎＸｕＱｉｎｇＰｅｎｇＷｅｎ—ｂｏＣｈｉｎａＳｈｉｐＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＤｅｓｉｇｎＣｅｎｔｅｒ，Ｗｕｈａｎ４３００６４，Ｃｈｉｎａ

基于fluent的90°弯管内水环流动特性研究

* 基金论文：国家自然科学基金项目(51406240)；山东省自然科学基金项目(ZR2014EEQ003)；中央高校基本科研业务费专项资金(18CX02082A/17CX02064A/14CX02211A/12CX04070A)。
2019 亚太国际管道会议优秀论文。
26
油气田地面工程
Study on Core-annular Flow Characteristics in a 90° Elbow Based on FLUENT Software WU Junqiang1， 2， JIANG Wenming1， 2， YANG Na3， ZHANG Qian3， DU Shilin4， LIU Yang1， 2， CHEN Yimei1，2，LAI Xingyu1，2 1Shandong Province Key Laboratory of Oil & Gas Storage and Transportation Safety 2Storage & Transportation and Construction Engineering Department of China University of Petroleum (East China) 3Production and Operation Department of Changqing Oilfield Company 4China Petroleum Pipeline Engineering Co.，Ltd. Abstract： Heavy oil is difficult to transport directly due to its high viscosity. Therefore，as an energyefficient oil transportation technology，core-annular flow (CAF) has attracted more and more attention. In the actual transporting process，CAF will pass through the curved pipe parts，and CAF will easily pollute the wall and reduce the efficiency in this process. CFD software is used to study the flow of CAF in a 90° elbow，and its stable characteristics are studied by comparing different flow parameters. The results show that under the simulation conditions，when the velocity increases to 0.9 m/s，CAF is eccentric because of the influence of centrifugal force. When the oil-water density is relatively small，CAF is eccentric because of the influence of buoyancy and it may even pollute the wall. However，changing the viscosity within a certain range has less influence on the annular flow in the elbow. The results could provide a theoretical reference for the optimization of flow parameters of CAF in a 90° elbow. Keywords：heavy oil transportation；water ring；model；centrifugal force；buoyancy

90°圆截面大曲率弯管内流场特性数值分析_

90°圆截面大曲率弯管内流场特性数值分析提要：使用FLUENT软件对RC/D=0.87的90°圆截面弯管内流场特性进行数值模拟，得到了弯管内压力分布图、速度矢量图、速度等值线图以及二次流的规律。

经与相关文献实验结果比较表明：采用FLUENT软件对RC/D＜1.0的90°圆截面弯管内流场模拟时，计算结果与实验结果吻合较好。

关键词：流场特性；圆截面弯管；大曲率；FLUENT模拟引言弯管是管道输送系统的重要构件之一，弯管的使用实现了流体流动方向的改变、流体输运和热量、质量交换等功能。

已有的研究结果表明[1,2]，弯管内部的流动主要受弯管曲率直径比(RC/D)、雷诺数(Re)以及进口来流条件的影响。

由于受研究手段的限制，早期的弯管内流场特性的研究工作主要是测试弯管总压分布。

近年来，随着测量技术和数值方法的发展，开始深入研究弯管内流场。

然而目前小曲率弯管的研究比较深入，实验与计算结果一般比较满意。

对于强曲率弯管内的湍流流动研究还不充分。

如：Taylor等[3]采用激光多普勒测速仪对90°方形截面弯管内流进行了系统研究，给出了层流和湍流两种流态下的时均速度分布距弯管段壁面的压力分布等试验结果；史峰等[4]对RC/D=1.69的90°方截面弯管内湍流做了实验和数值分析，其结果表明在45°截面前时均速度的计算结果与实验结果符合的很好，此后则存在较大误差。

本文应用FLUENT软件对文献[5]中RC/D=0.87的90°圆截面大曲率弯管内流场进行三维数值模拟，将计算结果与文献[5]的实测结果进行比较和分析。

一、控制方程与数值模拟（一）控制方程和标准两方程模型：（二）数值模拟1.几何模型本文的研究对象为90°圆截面弯管，其几何尺寸如图1所示：弯管直径D=280mm，曲率直径比RC/D=0.87，曲率半径RC=243.6mm，在弯管段的两端分别接一段长度为2D(560mm)的直管。

稠油管道90°弯管流场及应力分析

ｎＦｌｏｗＦｉｅｌｄａｎｄＳｔｒｅｓｓｏｆ９０－ｄｅｇｒｅｅＢｅｎｄｉｎＨｅａｖｙＯｉｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＰｉｐｅｌｉｎｅ
季楚凌
（西南石油大学，四川成都６１０５００）
摘
要：以输送稠油的９０。弯管为研究对象，对稠油流经弯管进行流场和应力的分析。利用ＡｎｔｏｎＰａａｒＭＣＲ
３０２可视化流变仪测得了稠油的粘温曲线，并借助Ｆｌｕｅｎｔ与Ａｎｓｙｓ软件对弯管进行热流固耦合模拟计算。对稠油样品在不同温度及流速下流经管道弯头进行了流场和应力的研究和分析。研究结论可为进一步研究稠油流经
第４４卷第２期２０１５年２月
当
代
化
工
ＣｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏ１．４４，Ｎｏ．２Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１５
稠油管道９０。弯管流场及应力分析
弯管的冲蚀机理提供理论依据。关键词：稠油；９０。弯管；热流固耦合；应力分析
文献标识码：Ａ文章编号：１６７１ — ０４６０（２０１５）０２ — ０４０１ — ０４中图分类号：ＴＥ８３２
ｏｉｌｌｏｆｗｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｂｅｎｄａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｖｅｌｏｃｉｙｔｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａ

基于FLUENT的压力管道内部流场分析

基于FLUENT的压力管道内部流场分析张宇;栾江峰;张斯亮【摘要】针对压力管道，利用计算流体动力学软件 FLUENT，对其内部流场进行了数值模拟，得到了管道内部合理的压力场分布。

通过对比三种不同直径的压力管道，得到了管道直径对其内部压力场影响的变化规律；同时本文探索了温度对管道内部流场变化规律的影响，为今后压力管道的设计和使用提供了一定的借鉴作用。

%The flow field in pressure pipeline was numerically simulated by computational fluid dynamics software FLUENT, a reasonable pressure field distribution was obtained. By comparing pressure field distributions of three different diameter pressure pipelines, effect of pipeline diameter on the pressure field was obtained; At the same time, influence of temperature on the flow field in the pipeline was investigated, which could provide the reference for use and design of pressure pipelines in the future.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】3页(P1106-1108)【关键词】压力管道;数值模拟;FLUENT【作者】张宇;栾江峰;张斯亮【作者单位】辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TE832压力管道的应用十分广泛，在石油、天然气运输领域中起着极其重要的作用，压力管道的壁厚与选用材料、外界温度和其内部所受压力密切相关，长期以来对它的研究一直没有间断过，其中大多数是对压力管道的裂纹扩散[1,2]和温度差降[3-5]进行研究，而本文针对管道直径的变化，试图找出其对管道内部的压力场变化的影响，并且进一步讨论了温度对压力管道内部压力场变化的影响，进而也影响管道壁厚和材料的选择，随着有限元理论的发展和CFD技术的进步，在国内外学者研究的基础上[6-9]，利用计算流体动力学软件FLUENT，采用e-k湍流方程对管道内部流场进行了数值模拟，得到了合理的结果，为大口径压力管道的进一步优化提供了一定的理论依据。

基于Fluent的不同形状烘箱风管流场仿真分析及应用_徐军

第 32 卷第 5 期 2014 年 10 月
轻工机械 Light Industry Machinery
Vol． 32 No． 5 Oct． 2014
［研究·设计］
DOI： 10． 3969 / j． issn． 10052895． 2014． 05． 009
基于 Fluent 的不同形状烘箱风管流场仿真分析及应用
徐
1 1 1 2 军，陈海卫，周一届，高一中
( 1．江南大学机械工程学院，江苏无锡 214122 ; 2．江苏海大印染机械有限公司，江苏无锡 214112 )
摘要：风管是烘箱中最为关键的部分，其质量直接影响织物拉幅定形的效果。针对目前设计风管结构时，存在着主要
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不同形状风管的流场对比及适用场合的讨论
如果织物的材料不同，那么在对织物的热定形工艺中所提出来的要求也会不相同，而风管对织物热定形的效果有非常重要的影响，因此对不同形状风管的流场进行对比分析并讨论各自的适用场合就尤为重要。对方孔、圆孔、狭缝式风管进行流场对比分析时，设置一样的边界条件，如均选用标准 κε 模型，进气速度均为 7． 9 m / s，进气面都相同，均采用压力出口边界等。方孔式风管的网格模型图如图 3 所示，其方孔出口处局部速度矢量图如图 4 所示。圆孔式风管的网格模型图如图 5 所示，其圆孔出口处局部速度矢量图如 6 。图所示狭缝式风管的网格模型图如图 7 所示，其狭缝出口处局部速度矢量图如图 8 所示。图 5 圆孔式风管网格模型图 Figure 5 Mesh model of the air duct with circle holes
Abstract ： The air duct is the most critical part of drying even ，and it has a significant impact on the effect of the fabric drying and heat setting． Since when designed the structure of the air duct ，existed relying on designer own experience lack of calculation and analysis． The paper analyzed flow field in air ducts with different shapes through FLUENT software，verified the feasibility of the models by actual measurement，finally made the applicable occasions of these ducts clearly． The result shows that square holetype duct is suitable for vast majority of woven and knitted fabrics； the circular holetype duct is fit for the fabric which has relatively smaller velocity magnitude requirement，such as chemical fiber fabrics； since the slottype duct provides a very good distribution of air flow on the surface of fabric ，make the fabric surface moisture drying faster，and thus is suitable for deep pile and loop pile fabrics． Key words： drying room； air duct； flow field analysis； applicable occasions 作为染整工艺中的重要后整理设备，拉幅定型机对织物的品质有重要的影响，广泛应用于对织物的烘干及［ 1 ］热定形工艺中，其中用作烘干的部分称作烘箱。国外对烘箱风管的研究很少，对烘箱的加热目前，方式、空气供给系统、模拟织物表面水分蒸发等研究较［2 ］。 Cay 多等对拉幅定型机工作时使用热油加热和直接热气体加热这两种加热方式进行了比较，结果表明直接热气体加热的效果更好，而使用热油加热时的破坏力和损失率更高。对于拉幅定型机工作时的两种空

Fluent论文多媒体教学论文：基于Fluent圆管内黏性流体流动的多媒体教学的应用研究

Fluent论文多媒体教学论文：基于Fluent圆管内黏性流体流动的多媒体教学的应用研究摘要：fluent是流体力学中通用性较强的商业cfd软件。

将fluent软件引入流体力学多媒体教学中，可对定常不可压缩流体在圆管内流动进行数值模拟，分析流体层流、紊流的两种流动状态，验证管内流体速度及切应力分布。

实践表明，在流体力学课堂上配以fluent数值模拟，有助于学生消化较难理解的理论知识，增强学习兴趣，提高教学效果。

关键词：fluent；多媒体教学；数值模拟；速度分布application research of multimedia teaching about viscosity fluid flowing in tube based on fluent dong jinling, li guoweiliaoning technical university, fuxin, 123000, chinaabstract: fluent is a commercial cfd software with strong generality in the field of hydromechanics, and it was introduced in the hydromechanics multimedia teaching. taking advantage of fluent, steadynon-compressible fluid flowed in a tube was simulated. the two flow state, laminar and turbulent, was analyzed. fluid velocity and tangential stress distribution wasvalidated. it proved that introducing fluent simulation in the class of hydromechanics can help students to understand theoretical knowledge, increase learning interesting, and improve teaching effects.key words: fluent; multimedia teaching; numerical simulation; velocity distribution流体力学是高等院校热能与动力工程等专业的一门专业基础课，其主要特点为抽象概念多，理论性强，数学基础要求高，实用性强。

90°弯管内流动的理论模型及流动特性的数值研究

收稿日期 ! 修改稿收到日期 ! " # # " $ # % $ " % & " # # ’ $ # ’ $ ’ ( ) 基金项目! 教育部青年教师教学科研奖励基金& 上海市曙光作者简介 ! 丁计划项目及上海市重点学科资助项目 ) 珏* 女副研究员 & ( % + ’ $ , -
* ( ,
{
l G / % * h i D 测量了弯曲度为 j k mn( j k m 分别代表曲率的平均半径与弯管的水动力直径, 的矩形截面弯道内的湍流Z 而文献d 则通过热线测速系统对三维 ’ e 弯管内流场的气流特性进行了实 % # Q
1 $ / e 验研究Z 在理论研究方面d 国内研究者已取得 -
1 e 较大成绩 Z史峰 d 等人利用标准 ] 湍流模型研究 $ ^ 了j 弯道内的湍流流动 Z 计算发 l G / %的 % # Q k mn(
a 引
言
弯曲管道广泛地应用于工业 b 农业等机械设备上如压缩机 b 泵及各种类型的热交换器甚至核动力的管道系统中 Z 这些形形色色的弯管实现了流体质量交换等功能 Z 一般情况下影响流输运和热量 b 体流动性质的因素有很多诸如弯管的弯曲程度流体的来流马赫数 cR 流体运动方向等 Z 在纵多因素的影响下弯曲管道内的流场呈现出十分复杂的流动特性 Z 如一定来流条件下在管壁附近形成分离区管道横截面上产生二次流动这些现象不仅造成流体总压和能量的损失而且形成的局部障碍区域也使流动系统的阻力增大降低了热量b 质量的交换效率 Z 因此弯管内的流动一直受到内流研究者的关注 Z 早期的实验研究以 f 为代表他采用激 R g F E U 光多谱勒测速仪对 % 方形截面弯管内雷诺数分别 # Q 为+ 给出 % #和 1 # # # #的来流条件进行了系统的研究了层流和湍流两种流态下的时均速度分布以及弯曲

稠油管道90°弯管流场及应力分析

稠油管道90°弯管流场及应力分析季楚凌【摘要】The flow field and stress of heavy oil flowing throughout the 90-degree bend were analyzed. The viscosity of heavy oil at different temperature was measured by using Anton Paar MCR 302 rotary viscometer, and the viscosity-temperature curve was also analyzed withthe regression analysis method. In addition, the fluid-solid-heat couplingof the bend was simulated by using Fluent software and Ansys software. The flow field and stress of heavy oil flowing throughout the bend at different temperature and velocity were analyzed. The research result can provide a theoretical foundation for further study on erosion mechanismsof heavy oil flowing throughout the bend.%以输送稠油的90°弯管为研究对象，对稠油流经弯管进行流场和应力的分析。

利用 Anton Paar MCR 302可视化流变仪测得了稠油的粘温曲线，并借助 Fluent 与 Ansys 软件对弯管进行热流固耦合模拟计算。

对稠油样品在不同温度及流速下流经管道弯头进行了流场和应力的研究和分析。