基于fluent水射流仿真分析
基于FLUENT的水射流冲击力影响因素仿真分析
基于FLUENT的水射流冲击力影响因素仿真分析叶建友;吕彦明【摘要】Based on water jet impact model,the jet impact numerical simulation and simulation analysis was carried out by FLUENT. The content include the effect of different jet pressures ,jet distances and the diameters of nozzle outlet on jet impact force and area. The results indicate that impact force increases with the increase of jet pressure ,decreases after first increase with the increase of target distance when other related factors was determined. The ratio of impact is approximately equal to the nozzle exit diameter ratio of the square. Jet impact area is related to the nozzle exit diameter ,its area is about 2.9 times of the exit zone.%基于水射流冲击模型，应用FLUENT流体分析软件对喷嘴射流冲击力数值模拟和仿真，得出不同的射流压强、喷距及喷嘴出口直径对射流冲击力及冲击作用区域的影响。
结果表明：其他相关因素确定时，射流冲击力随着射流压强的增加而增大，随着喷距的增加先增大、后减小；不同喷嘴出口直径的射流冲击力的比值约为喷嘴出口直径的平方比，射流冲击的作用区域与喷嘴出口直径有关，其面积约为出口直径的2.9倍。
CFD仿真模拟技术和模型介绍flunet模拟仿真计算流体力学
CFD仿真模拟技术在流体动力学研究中的应用
随着计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）的不断发展，仿真模拟技术在流体动力学研究中的应用越来越广泛。
CFD是一种使用数值方法对流体流动进行模拟的计算技术，它可以预测流体动力学行为，为工程设计和优化提供重要依据。
本文将介绍CFD仿真模拟的基本原理、方法和应用实例。
一、CFD仿真模拟的基本原理
CFD仿真是通过计算机模拟流体流动的过程，它基于流体力学基本控制方程，如Navier-Stokes方程、传热方程等，通过数值计算得到流场的分布、变化和相互作用等细节。
CFD仿真是一种基于计算机的技术，因此它具有高效、灵活、可重复性高等优点。
二、CFD仿真模拟的方法
CFD仿真模拟的方法可以分为直接数值模拟（DNS）和基于模型的模拟（MBM）两种。
1.直接数值模拟（DNS）
DNS是通过直接求解流体控制方程的方法进行模拟。
它能够准确地模拟流体的运动规律，但计算量大，需要高性能计算机支持，且对计算资源和时间的要求较高。
通常，DNS用于研究简单流动现象或作为参考模型。
2.基于模型的模拟（MBM）。
ansys fluent中文版流体计算工程案例详解
ansys fluent中文版流体计算工程案例详解ANSYS Fluent是一种用于计算流体力学的软件，通过数值模拟的方式进行流体分析和设计。
在实际应用中，需要使用流体计算工程案例来验证仿真结果的准确性和可靠性。
下面将介绍一些常见的应用案例。
1.汽车空气动力学设计。
在汽车设计中，空气动力学是一个非常重要的因素。
使用ANSYS Fluent可以对汽车外形进行流体分析，如气流、气压、气动力等。
通过对气流的模拟，可以优化车身外形设计，提高汽车的性能和燃油经济性。
2.船舶流场分析。
船舶的流体设计是提高船舶速度和燃油经济性的重要因素。
使用ANSYS Fluent可以对船舶外形和水动力性能进行分析。
通过模拟船舶在水中的流动情况，可以优化船体外形和螺旋桨设计，提高航行效率。
3.风力发电机设计。
风力发电机是一种通过风力发电的机械设备。
通过ANSYS Fluent对风场进行数值模拟，可以预测风力发电机的性能和稳定性。
通过分析叶片的气动力学特性，可以优化叶片的设计，提高风力发电机的发电效率。
4.石油钻井液流分析。
石油钻井过程中，需要注入液体来冷却钻头并加速岩屑的排除。
使用ANSYS Fluent对液体的流动情况进行数值模拟，可以预测液体的流动速度和压降，优化钻井液的配比，提高钻井效率。
5.医用注射器设计。
医用注射器是一种常见的医疗器械。
通过使用ANSYS Fluent分析注射器的流场，可以优化注射器的设计。
通过预测注射器注射药液时的速度和压降，可以优化注射器的内部结构和开孔位置，提高注射的精度和安全性。
总之，ANSYS Fluent可以应用于各种流体力学领域，帮助工程师们进行流体力学设计与分析，取得更高效准确的结果。
这些案例都为设计和实施各种流体系统提供了指导，可以大大提高工作效率。
基于FLUENT的淹没环境高压水射流数值模拟
基于FLUENT的淹没环境高压水射流数值模拟刘霄亮;高辉;焦向东;田路【摘要】海底管道配重混凝土的去除工作是大多数水下管道维抢修的前提,高压水射流应用于海底管道配重混凝土的去除工作相比于机械方法优势明显.将高压水射流应用于海底需要探究淹没环境对射流效果的影响,通过FLUENT数值分析,分别研究了喷嘴直径、环境压力、射流压力对淹没射流动压的影响,得到了一些对工程有重要指导意义的结论,结论指出:淹没环境对高压水射流的效果削弱很大;环境压力对射流影响相对较小;喷嘴直径和射流压力对射流效果影响明显.最后通过淹没环境高压水射流破碎混凝土实验应用和验证了仿真所得结论.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】4页(P117-120)【关键词】高压水射流;淹没环境;FLUENT数值模拟;混凝土清除【作者】刘霄亮;高辉;焦向东;田路【作者单位】北京化工大学机电工程学院,北京100029;北京石油化工学院机械工程学院,北京102617;北京石油化工学院机械工程学院,北京102617;北京化工大学机电工程学院,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH137海底管道配重混凝土的去除是大多数水下管道维抢修的前提，高压水射流应用于海底管道配重混凝土的去除工作较机械去除的方法有很大的优势，工程应用广泛，但是目前国内还没有掌握这项技术。
高压水射流技术具有传递能量集中、无磨损、减尘和适应性强等优点[1-2]，广泛应用于清洗，切割、矿山开采、石油钻探以及建筑混凝土的破碎、清洗、打毛等项目[3-4]。
将高压水射流应用于海底混凝土的破碎有很大的优势，由于水下环境复杂，要求连续作业时间长，如果用机械去除的方法对刀具要求极高，容易磨损，维护成本很高，而且机械刀具也容易对海底管道造成额外损伤。
在海底应用高压水射流要注意淹没环境和海底高压环境对射流速度和动压较大的衰减作用，所以对淹没环境的高压水射流的相关研究很有必要。
基于CFD对水跃现象（HydraulicJump）进行仿真
基于CFD对水跃现象（HydraulicJump）进行仿真
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一.几何模型建立
首先，建立分析计算的流体域几何模型（2D), 其尺寸如下图所示，水流从中间进口位置流入，空气从出口排除。
二.网格划分
对模型进行尺寸划分设置，网格的划分方法采用等分设置，如下图所示：
这样可以保证网格节点一一对应，网格离散后的效果如下：
三. 多相流设置及计算
采用气-液两相流的多相流模型进行设置，表面张力设置为0.073，如下图所示：
对进水流速设置为0.1m/s,其他设置为默认状态，进行瞬态分析（步长0.005s),计算结果如下图所示：
从仿真结果可以看出，水跃区的水流可以分为两部分：上部不断翻腾旋滚，因掺入空气而呈蓝色。
下部是主流，是流速急剧变化的区域。
这两部分的交界面上流速梯度很大，紊动混掺强烈，液体质点不断地穿越交界面进行交换。
在非定常流的涌波中，也可以形成翻滚前进的水跃。
由于水跃内部水体的强烈摩擦混掺而消耗大量机械能，因此通常把水跃作为消能的有效方式之一。
纯水射流冲击性能的CFD建模与仿真分析
Ｏ 引 言 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
纯水 射 流 ， 由超 高压 泵 产 生 的超 高压 水 。 喷 嘴 是 经
喷射 出高速 水 流 ， 有极 高 的能级 密 度… 国 内一些 学 具 。 者在 超 高压 水 射 流 的开 放 式 喷射 和 内部流 动 方 面做 了
一
均 发生 改 变 ， 即动量 发 生改 变 。而这 种 动 量 的 改变 ， 是
Ａ ｓｒｃ ： Ｔ ｅｓ ｉｐ ｇｉ ａｔｍ ｃ ａｉ ｆｕｔ ｈｇ ｒｓｕｅｐ ｒ ａ ｒｊｔ ａ ｎ ｌ ｅ ， ａｓ ｌ ｉｎｍ ｔｏ ｆｕｔ ｈｇ ｒｓｕｅ ｂ ｔ ｔ ｈ ｔｐ ｉ ａ ｒ ｎ ｍｐｃ ｅｈ ｎｓ ｏ ｌａ ｉ ｐｅｓｒ ｕｅｗ ｔ ｅ ｗ ｓａ ａ ｚｄ ｉ ａｏ ｅｈｄ ｏ ｌａ ｉ ｐｅｓｒ ｍ ｒ ｈ ｅ ｙ ｍｕ ｔ ｒ ｈ ｐ ｒ ｗ ｔ ｅ ｗ ｓｐｏｏｅ ， ａ ｌａｉｈｐｅｓｒ ｐ ｒ ｗ ｔ ｅ ｍｏｅｉｇｗ ｓｅｔｂｉ ｅ ， ａｄ ｔｅｓ ｐ ｉｇ ｉｐ ｃ ｖｌ ｉ ｅｄ ｗ ｓ ｕｅ ａ ｒｊｔ ａ ｒｐ ｓｄ ｎｕｔ ｈ ｒｓ ｅ ｕｅ ａ ｒｊｔ ｄｌ ａ ｓ ｌ ｈｄ ｎ ｈ ｔ ｐｎ ｍ ａｔ ｅ ｃｔ ｆ ｌ ａ ｅ ｒ ｇ ｕ ｅ ｎ ａ ｓ ｉ ｒ ｏ ｙｉ
射流式水力振荡器工作参数数值模拟
射流式水力振荡器工作参数数值模拟那枫【摘要】通过 CFD 数值模拟方法分析射流式水力振荡器内部复杂流场，尤其在射流式压力脉冲短节内部由射流元件、缸体、活塞、节流盘所组成的复杂流场的速度场、压力场变化情况。
运用 Solid-works、Hypermesh、FLUENT 软件，建立合理模型，选择合理的数值计算方法，进行了射流式水力振荡器内部流场数值模拟研究，对优化该工具的结构设计具有指导性意义。
%By CFD numerical simulation method,complex flow field inside the Jet hydrodynamic oscillators is analyzed,especially within the pressure pulse jet nipple by Jet components,cylin-ders,pistons,throttle plate consisting of complex flow field velocity,pressure ing Solidworks,Hypermesh,FLUENT software are used to establish a rational model,reasonable se-lection of numerical methods and select reasonable numerical simulation to study jet flow field in hydraulic oscillator for optimization of structural design of the tool,which are of guiding signifi-cance.【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2016(045)004【总页数】5页(P47-51)【关键词】水力振荡器;工作参数;数值模拟【作者】那枫【作者单位】中国石油技术开发公司，北京 100028【正文语种】中文【中图分类】TE921.2射流式水力振荡器是基于振动减摩技术和射流式冲击回转技术的一种用于定向钻井领域的新工具。
基于Fluent的直动式纯水溢流阀内部流场建模与仿真分析
了 ， 壁 面的 冲击基 本消 失 了 ； 对 其最 小负 压值 提 高 了 ， 阀 口处 的气蚀 现 象 明显 降低 ； 量 耗散 率减 小 ， 能 即局
部损 失 的能量 变小 了．
表 ２ 结构 优 化 前 后 内部 流 场 参数 比较
由图 ６可 以看 出 ， 在 流过 锥 阀 阀 口时 ， 动 速 水 流 度有 大 幅度 的增 加． 流进 入 阀体 后 ， 要形 成 两 部 水 主 分 ： 部分 作为 主 流 流 出 阀体 ； 一 部 分 出现 与壁 面 一 另 脱离 的现 象 ， 贴 近 壁 面处 的速 度 较低 ， 阀 座 拐 角 在 在 处下 方形 成 了一个 十分 明显 的涡流 ．
纯 水液 压技 术是 以天然 淡水 、 海水 或 自来 水代 替 矿 物油作 为液 压 系统工 作介 质 的新技术 ， 具 有环 境 它 友好、 阻燃性 、 安全 性好 等特 点 ， 同时有 利 于提 高绿 色 意识． 但是 ， 由于 水 的 润滑 性 很 差 、 蚀 性 较 强 、 度 腐 密
大 学 ，０ ５ ２０．
［］ 张 功 晖 ， 锡 胜 ， 志 鸿 ， ． 于 Ｆｕｎ 的 阀 门 开 启 过 ４ 胡 周 等 基 ｌｅ ｔ 程 阀 芯 气 动 力 仿 真 研 究 ［］ 液 压 气 动 与 密 封 ， ０ １ ３ ： Ｊ． ２ １ （ ）
１ ２１ ３— ．
口开度 １ ｍｍ 和半 锥角 ａ ５ 的条 件下 ， 阀结 构进 一４ 。 锥 行优化 前后 相 比较 ， 体 数 值 分 析 见 表 ２ 最 大 流动 具 ．
基 于 Ｆｕ ｎ 的直 动式 纯水 溢 流 阀 内 部 流 场建 模 与仿 真 分析 ｌｅｔ
７ １
由 图 ５可 以看 出 ， 阀的进 口处 压力 分 布 最 密 ， 阀 内压力 的降低 主要 发生 在 阀 口； 阀座和 阀芯 拐 角处 的 负压值 比较 低 ， 明水 压 锥 阀 会 产 生 严 重 的气 蚀 腐 表
基于FLUENT的建筑排水系统模拟仿真分析
基于FLUENT的建筑排水系统模拟仿真分析Building drainage system simulation analysisbased on FLUENT领 域：环境工程研 究 生： 陈 霞指导教师：刘 志 强企业导师：张 二 禄天津大学环境科学与工程学院2012年05月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 天津大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。
特授权 天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名： 导师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日中文摘要我国建筑排水系统最早是模仿“苏联”的做法，沿用其设计理念和数据资料作为我国建筑排水系统的理论基础。
由于国内外的管材、管径、连接方式、测试方法以及地处纬度等的不同，国外的测试数据不能完全应用于我国。
因而需要寻找一条新的途径来支撑我国建筑排水系统的理论发展。
近年来，新建了大量的高层建筑，其中还有不少超高层建筑，室内排水系统有待我们进行更深入地探讨和总结。
现有的恒定流理论已不能用来解释建筑排水系统内部非恒定且瞬时流的现象。
并且建筑排水立管内气、水两相流的水力工况等，体现着建筑室内排水的复杂性、多变性，这样对我们进一步理论研究带来困难。
本文将建筑排水系统与计算机技术有效结合，利用计算流体动力学技术进行流体的水力工况分析，并建立数值模型进行模拟仿真，在理论与实际试验中找到了一个合理的契点。
基于FLUENT的液体分布器内部流场分析
计算流体动力学（CFD ）是建立在经典流体动力学与数值计算方法基础之上的一门新型独立学科。
CFD 应用计算流体力学理论与方法，利用具有超强数值运算能力的计算机，编制计算机运行程序，数值求解满足不同种类流体的运动和传热传质规律的三大守恒定律，及附加的各种模型方程所组成的非线性偏微分方程组，得到确定边界条件下的数值解。
它兼有理论性和实践性的双重特点，为现代科学中许多复杂流动与传热问题提供了有效的解决方法。
CFD 的运用改变了传统的设计过程，由于CFD 软件可以相对准确地给出流体流动的细节，可以较准确预测产品的整体性能，并从对流体的分析中发现产品或工程设计中的问题，减少未预料到的负面影响，使得产品设计或优化对实验的依赖性大为减少，能够显著缩短设计周期，降低费用。
1FLUENT 软件介绍FLUENT 是目前国际上比较流行的商用CFD 软件包，在美国的市场占有率为60％，只要涉及流体、热传递及化学反应等的工程问题，都可以应用FLUENT 来进行结算。
它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。
FLUENT 软件设计基于CFD 软件群的思想，从用户需求角度出发，针对各种复杂流动和物理现象，采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而可以高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。
基于上述思想，FLUENT 开发了适用于各个领域的流动模拟软件，用于模拟流动、传热传质、化学反应和其他复杂的物理现象，各模拟软件都采用了同意的网格生成技术和共同的图形界面，大大方便了用户。
FLUENT 的软件包由以下几个部分组成。
（1）前处理器：Gambit 用于网格的生成，它是具有超强组合建构模型能力的专用CFD 前置处理器。
另外，TGrid 和Filters(Translators)是独立于FLUENT 的前处理器，其中，Tgrid 用于从现有的边界网格生成体网格，Filters 用于转换由其他软件生成的网格从而用于FLUENT 计算。
基于FLUENT软件的水力空化数值模拟
大连理工大学硕士学位论文基于FLUENT软件的水力空化数值模拟姓名：王智勇申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：赵宗昌;张晓冬20060601大连理工大学硕士学位论文空泡破裂。
因此，单个空泡的潜在破坏性或溃灭压力沿空化群中心逐渐增加。
第三种模型更适于解释现有的空泡溃灭时的情形［１９１。
图１，３表示液体中单个空泡的渍灭，这个空泡是由高能量的超声波产生的‘捌。
图１．３单个空化泡的溃灭过程（曝光速率：２０００００００ＦＰＳ）Ｆｉｇ．Ｉ．３Ｃｏｌｌａｐｓｅｏｆａｓｉｎ酗ｅ词Ｍ疏１０－．ｂｕｂｂｌｅ（Ｆｒａｍｅ哺ｌｅ２０ｉＸ）Ｉ）０００ＦＰＳ）图１．４为空泡的射流一溃灭模式及微射流的形成【３１。
［］亡３出魅藏糯（１）附着壁面的半球形空泡（１）Ｐ，ｕｈｈ．１ｓａｌｔａｃｈｅｄｍ抽ｅｗａｌｌ（２）空泡移入压力梯度区（２）Ｂｕｂｂｌｅｍｏｖｉｎｇｉｎｔｏ舯ｓｓｕ坤ｇｍｄ；ｅｎｌ号蕊大连理工大学硕士学位论文由于轴对称性，只需要选取文丘里管轴截面的一半作为研究对象。
计算采用的网格为非结构化网格，相对于结构化网格，非结构化网格计算过程比较复杂，但局部加密比较容易，适应性较强，易于显示流场的细微结构。
图２．４网格划分Ｆｉｇ．２．４Ｔｈｅｇｒｉｄｄｉｎｇｏｆｖｅｎｔｕｒｉ２．５４计算策略及步骤本文使用基于有限体积法的计算流体力学软件ＦＬＵＥＮＴ进行模拟计算。
在ＦＬＵＥＮＴ中，多相流模型采用ＭＩＸＴＵＲＥ模型，它适用于气相体积率很低的泡状流；压力一速度耦合采用ＳＩＭＰＬＥＣ算法，它是一种改进的ＳＩＭＰＬＥ算法，有利于加速迭代过程中解的收敛；压力的离散采用ＰＲＥＳＴＯ！格式，它特别适用于高曲率体内的高速流动。
在ＦＬＵＥＮＴ中，具体计算过程的步骤如图２．５所示：首先，将前处理器ＧＡＭＢＩＴ生成的网格文件导入解算器ＦＬＵＥＮＴ中：确定控制方程，就是选择湍流模型、多相流模型、空化模型等模型的控制方程；指定物性参数，就是确定工作流体和文丘里管的物理性质：确定边界条件及初始条件，边界条件及初始条件是控制方程有确定解的前提，控制方程与相应的边界条件及初始条件的组合构成对一个物理过程的完整数学描述。
基于FLUENT的波浪数值仿真和对出水物体的作用分析
基于FLUENT的波浪数值仿真及其对出水物体的作用研究一、课题研究目的物体出水运动是一个涉及气液两相问题的三维非定常过程。
在这一过程中，物体的边界条件发生剧烈变化，同时波浪的存在，对物体边界流场的压力、流线分布也起到十分重要的影响。
因此，分析波浪力对于研究水面运动体和出水物体所受应力十分关键。
目前解决该问题的研究手段主要有物理模型实验与数值模拟等。
物理模型实验主要是通过在波浪水槽中进行的实验来研究波浪，采用PIV实验对流场进行跟踪；数值模拟则是通过建立数值模型，通过GAMBIT、FLUENT等CFD软件来进行离散计算。
数值模拟可以节约人力、物力、财力和时间，而且数值模拟可重复性好，条件易于控制，比实验更灵活，此外在海洋结构物的分析和设计中，一般来说，解析解只适用与简单几何形状或线性波浪问题，因而数值解法更有普遍意义。
如果能够对高阶非线性波进行计算模拟，那么就可以用数值波浪水槽模拟各种条件下、特别是极端波况下的波浪运动特性。
所以此项目将采取以数值计算为主，微型实验为辅助的方式开展。
项目分析结果将对解决水下导弹发射等实际工程问题起到参考借鉴作用。
二、课题背景用计算机模拟取代或部分取代海岸与海洋工程模型试验的设想近些年正逐渐成为现实.与物理模型试验相比,数值模拟不仅成本低,可以避免比尺效应,而且在工况选择以及复杂流场的分析处理等方面也具有明显的优越性.关于数值波浪水池的想法由来已久[1],其实质是构建一个数值模拟平台,在该平台上赋予通常实验室中的波浪水池所具有的功能.基于势流理论和应用边界元方法构建数值波水池的工作已有不少尝试.目前发展了以时域高阶边界元方法求解完全非线性的势流方程,例如,Kim等和Grilli等的工作.然而,结构物附近由于粘性作用而导致的各种复杂流动状况毕竟不能用势流理论来反映.此外,边界元方法在处理复杂自由水面时难免失效.自Harlow等提出MAC方法和Hirt等提出VOF方法以来,带自由表面粘性不可压缩流体运动的数值计算技术得到了迅速的发展.在此基础上构建数值波浪水槽的工作也受到了重视.Wang基于VOF方法建立了二维数值波浪水槽并应用所建立的数值波浪水槽开展了波浪对近海平台底部冲击过程的研究.最近,日本一研究小组推出了一个二维的CADMAS-SURF系统,其核心技术是VOF方法.较早将VOF方法推广到三维带自由表面粘性流体运动的是Torrey等. Wang和Su应用改进的VOF方法进行了圆柱容器内液体晃动问题的三维数模在海洋工程问题中，波浪力是作用在工程结构上的最主要的外力之一。
基于FLUENT的冷、热水混合器内三维流场数值模拟
基于FLUENT的冷、热水混合器内三维流场数值模拟张闯1120100662【摘要】本文介绍了FLUENT软件的主要特点及其在冷热水混合器内的应用情况。
通过运用FLUENT软件的标准 k-ε湍流模型对两种结构的冷、热水混合器模型进行三维数值模拟计算，分析其内部流场变化情况，通过模拟计算并对比两种模型的流场变化，能真实反映混合器内部的复杂流动，为混合器的设计和改进提供理论依据。
【关键词】FLUENT 冷、热水混合器标准 k-ε湍流模型引言工程热水恒温混合器，是为适应中央热水工程向大型化、自动化和人性化发展的技术要求而研发的，是为太阳能热水工程和各种生活热水供水系统专门配套的一种全自动洗浴水恒温控制设备。
广泛适用于宾馆、饭店、学校、医院、厂矿、机关及洗浴中心、游泳池等大中小型生活热水系统。
用户可以根据热水系统的用水量实际需要选择型号，并由用户自行调节设定洗浴水出水温度，高精度的实现洗浴水温度的自动控制。
恒温混合器的工作原理：当热媒水与冷水同时在等压比下进入本机混合器进行冷热水混合，冷热混合后的应用水进入缓冲室。
缓冲室的水温传感器将水温信号传输给温控装置，当缓冲室的水温比设定要求高（或低）时，温控装置对来自热水箱的热水和自来水（或冷水箱冷水）进行比例式控制，将热媒水和冷水控制在适度流量状态，从而使输出水温达到设定要求，使系统用水保持在恒温状态。
一、Fluent软件介绍FLUENT是美国FLUENT 公司开发的集流场、燃烧和热、质量传输以及化学反应于一体的商业CFD 软件, 也是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。
自其上市以来, 在全球众多的CFD 软件开发研究厂商中, FLUENT 软件占有最大的市场份额。
独特的优点使FLUENT 在水利船舶、材料加工、燃料电池、航空航天、旋转机械、噪声污染、核能与动力等方面均有广泛应用。
FLUENT 软件的最大特点是具有专门几何模型制作软件Gambit模块,并可以与CAD 连接使用,同时备有很多附加条件和附加方程添加接口，使用了目前较先进的离散技术和计算精度控制技术,如多层网格法、快速收敛准则以及光滑残差法等, 数学模型的离散化和软件计算方法处理较为得当。
基于fluent水射流仿真分析
本文还简要介绍了旋转锥形射流的基本理论和实现方法，以及实验采集数据的实践工作，据此，对旋转锥形射流的喷射过程和机理作出合理性分析；系统地介绍fluent软件的主要功能，以及旋转锥形射流得建模方法，并介绍以此模拟旋转锥形射流的计算机方法，最终，通过模拟所得到的能量云图，结合试验数据，对加旋体的结构如何影响旋转锥形射流的喷射性能作出合理的说明；使得旋转锥形射流钻孔技术现场应用进一步参数化。
KeyWords：whirling cone jetting; whirling chamber; jetting capability ; computer simulation; software fluent
目 录
Contents
Abstract……………………………………………………………………….……I
5.1.5 The sense and localization of numeric simulation……………………42
5.1.6 The constitute of CFD………………………………………………..44
5.1.6 The function of CFD…………………………………………………45
Simulation And Analysis Of Whirling Water Jet
Candidate:
Supervisor:
Department Of Mechanical Engineering
FLUENT在水下应用中的技术优势
FLUENT在水下应用中的技术优势北京海基科技有限责任公司目录1．水下项目的主要技术挑战 (3)2．FLUENT软件在水下问题的技术优势 (3)2.1 水下问题对CFD软件的需求 (3)2.2 FLUENT软件在水下问题的技术优势 (3)2.2.1 FLUENT软件先进的网格技术 (3)2.2.2 FLUENT软件中先进的求解技术 (4)2.2.2.1 压力基求解方法 (4)2.2.2.2 压力基的耦合求解器 (5)2.2.2.3 密度基求解方法 (5)2.2.3 FLUENT软件中博采众长的物理模型 (5)2.2.3.1 FLUENT中的动网格模型 (5)2.2.3.2 FLUENT软件中的六自由度模型 (6)2.2.3.3 FLUENT中混合分数多相流模型和气蚀模型 (6)2.2.3.4 FLUENT软件中丰富的自由表面模型 (6)2.2.3.5 FLUENT软件中丰富的辐射传热模型 (6)2.2.3.6 FLUENT软件中的噪声模型 (7)2.2.3.7 FLUENT软件中的离散相模型 (7)2.2.3.8 FLUENT软件中的欧拉多相流模型 (7)3 FLUENT、CFX、FASTRAN软件的比较 (8)3.1 前处理器比较 (8)3.2 求解器比较 (8)4．FLUENT在水下应用算例 (10)4.1 潜艇入坞模拟 (10)4.2 水力推进器空泡模拟 (10)4.3 翼型空泡模拟 (11)4.4 弹头入水模拟 (11)4.5 三维弹体动态空泡模拟 (12)1．水下项目的主要技术挑战由于浩瀚的海洋占据地球表面的绝大部分，辽阔的水域提供极好的隐蔽性，并且可以活动的空间巨大，水下武器或从水下发射的武器一直是各国军方研究的重点装备。
但水下装备的开发和使用相对复杂，因此，目前采用现代CFD技术模拟水下装备就变得非常重要，但在模拟水下问题时通常会遇到以下技术挑战。
空泡模拟：当水下装备告诉运动时，会产生空泡，由于两相间的传热、传质、以及两相间密度达100倍的差距，导致空泡模拟的稳定性、收敛性变差，因此空泡模拟一直是CFD 模拟的一个相对困难得问题。
基于Fluent的高压喷嘴射流的数值模拟
作者简介:周章根(1984— ),男,西南科技大学硕士研究生,研究方向为高压水射流。
基于Fluent 的高压喷嘴射流的数值模拟周章根,马德毅(西南科技大学制造科学与工程学院,四川绵阳621010)摘 要:研究收缩型喷嘴在初始压力为100M Pa,出口直径为1mm 的情况下喷嘴流场的速度、压力、湍动能等物理量的分布规律。
选择不可压Reynolds 方程作为动量方程,利用Fluent 的SI M P LEC 算法进行求解,对收缩型喷嘴射流进行数值模拟。
结果表明:流体速度在喷嘴收缩段迅速增加,在离开喷嘴后出现等速流核区;流体动压在喷嘴收缩段增长快速,在等速流核区保持不变;仿真结果与理论推导相符合。
关键词:Fluent;喷嘴射流;Reynolds 方程;数值模拟中图分类号:TH12;TP6 文献标志码:A 文章编号:167125276(2010)0120061202Num er i ca l S i m ul a ti on of H i gh 2pressure Jet Nozzle Ba sed on Fluen tZHOU Zhang 2gen,MA De 2yi(Co ll ege ofManufacturi ng and Engi nee ri ng,Southwe st Uni ve rsity of Sci ence and Techno l o gy,M i anyang 621010,Chi na )Abstract:This p ap e r num e ri ca ll y s tud i e s the d is tri bu ti o n re gul a riti e s o f the p hys i ca l qua n tity o f ve l o c ity,p re ssu re ,rap i d ki ne ti c e ne rgya nd so on,i n the fl o w 2fi e l d o f the co n tra c ti ve no zz l e ,w hen the i niti a l p re s sure is p =100M P a and the o utl e t ou ts i de d i am e te r is 1mm.The i ncom p re s sib l e R e yno l ds e qua ti o n is t o se l ec ted a s the m om e ntum equa ti o n a nd the a l go rithm of S I M PLEC of F l uen t is u sed t o s i m ul a te the i n j e c ti o n s tream.The re sults show tha t the j e t ve l o c ity i nc re a se s qui ckl y i n the co n tra c ti ve se c ti o n o f no zz l e and a co re se c ti o n o f e qua l ve l o c ity is f o r m e d afte r the j e t depa rts fr om the no zz l e and the dynam i c p re s sure of j e t goe s up rap i dl y i n the con trac 2ti ve sec ti o n of nozz l e ,w h il e is s ta bl e i n the co re sec ti o n.The s i m ul a ti o n confo r m s t o theo re ti ca l a na l ys is.Key words:fl ue nt;i n j e c ti o n s tream ;re yno l d s 2a ve ra ge d na vi e r 2s t o ke s e qua ti o n;num e ri ca s i m ul a ti o n0 引言F LUE NT 是用于模拟和分析在复杂几何区域内的流体流动与热交换问题的专用CF D 软件,它提供了κ-ε紊流模型等多种紊流模型,可根据具体的情况进行选择。
基于FLUENT的小流量射流流场中的可视化研究_刘萍
算的影响, 将计算范围向左边扩展了5 d。网格类型 为三角形非结构性网格, 最后得到完整的面网格 图, 产生 31 796 个网格 (见图 1)。
图 1 完整的面网格图
根据水射流的结构特点, 在初步进行的实验研 究基础上作出下述假设: 射流为不可压缩黏性流体 的对称定常流动, 将其介质视为均质流。 采用离散 相模型, 湍流模型采用 RN GK - Ε形式 (采用标准 壁面函数)。
27
安徽理工大学学报 (自然科学版) 第 26 卷
性能最优, 但是核心段长度最短, 基本段的速率衰减 最快; 1. 84 mm 喷嘴的核心段速度值最小, 其核 心段长度最大, 基本段的速率衰减最慢。在切割过程 中, 通常是利用射流的核心段进行切割, 射流核心段
的速度值越大, 对射流切割物料越有利。 利用 F luen t 软件对上述六种喷嘴进行后处
(3) 随着喷嘴直径的减小, 射流的散射角也越 来越小, 射流的集束性越来越好。
综 上所述, 利用 FLU EN T 软件对小流量圆射 流的外部流场进行可视化研究是完全可行的, 数值 模拟与实验研究相结合的方法大大促进了水射流 技术的推广和应用。
参考文献:
[ 1 ] 刘萍, 张东速, 李峥. 小流量磨料射流切割性能的试样 研究[J ]. 安徽理工大学学报 (自然科学版) , 2004, 24
5(Θk ) 5t
+
d iv (ΘkU ) =
d iv [ Αk Λef f g radk ] +
2ΛtE ij E ij - ΘΕ
(4)
(4) Ε- 动量方程[2 ]124
5(ΘΕ) 5t
+
d iv (ΘΕU ) =
d iv [ ΑΕΛef f g radΕ] +
基于FLUENT的非淹没式纯水射流喷嘴内部流场仿真
提高水射流效率及降低能耗的目的 。
然而， 有关水喷嘴内部流场， 尤其是混合室和混合 管内部流场特性的仿真研究少有报道。 本文用 Flunet 仿真了水喷嘴内部流场， 混合室与混合管内部流场， 以 及收敛角对流场的影响， 并进行了相关的实验验证。 假设高压水中不含空气， 在水射流的喷射过程中， 根据水喷嘴的结构特点， 可以假设它的内部一直充满 水； 而混合室与混合管的直径相比射流直径要大得多 ， 并且在初始状态充满空气， 所以在整个射流过程中， 它 们内部既有水也存在空气。 根据以上分析， 把喷嘴分 为两个部分进行仿真： 水喷嘴单相流稳态仿真和混合 室与混合管的多相流瞬态仿真。
［6 ］
vj ' =
W 2 πr0 t
（ 2）
r0 = 4 × 10 － 5 m， W 为水的体积， m3 。 式中， 将仿真值与实验值进行比较， 如表 1 所示， 可以看 出， 仿真值与实验值之间存在差异， 可能的原因： 一方 面是实际的水喷嘴内壁不够光滑， 导致了射流能量的 损失； 另一方面是仿真模型的网格数量较少 ， 网格尺寸 较大。尽管如此， 实验测得的射流速度与仿真模型预 测值的平均误差是 7. 9% ， 最大误差为 16% ， 而且预测 该仿真过程能 的射流速度的变化规律和实测值相似， 较好地预测射流速度。
1
水喷嘴内部流场仿真及实验验证
喷嘴是影响磨料水射流切割性能的关键的部分之 一， 其中水喷嘴对射流速度影响很大 ， 因此仿真分析水 喷嘴内部流场状态十分必要。 1 ． 1 仿真模型的建立与计算 Fluent 是目前 比 较 流 行 的 一 种 流 体 力 学 分 析 软 ， 本文用该软件分析了 14 种入口压力水平下的流 场状态。以入口压力为 10 MPa 为例， 进行水喷嘴内部 件 的纯水三维稳态仿真。模型几何尺寸均为水喷嘴的实 际尺寸， 其中锥段处上表面和下表面的直径分 别 为 3. 5 mm 和 3. 1 mm， 高度为 2. 1 mm； 下端圆柱半径 r0 为 0. 04 mm， 高度为 0. 4 mm； 水为不可压缩液体， 密度 ρ w 为 10 kg / m ； 由于水喷嘴内部的流场呈轴对称分 布， 在划分网格和求解计算时， 把整个模型沿着对称面 进行切割， 只对其 1 /4 进行仿真， 如图 2 所示。共划分 28 200 个六边形网格， 中心部分加密。
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2.3The structure and capability of the whirling cone nozzle………..…………17
3Mathematic describe of the whirling cone jet……………………….……………20
3.1The concept of the whirling degree…………………………………………..20
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
5.1.6 The solution process of CFD………………………………………...47
5.2Introduction of the software Fluent…………………………………………...49
5.2.1 The capability and framework of Fluent……………………..………..51
This article introduce the essential theory brieflyof whirlingcone jetting,and thepracticework of the data collection of experiment.Andby this tointroduce the chief functionsystemicallyof the software Fluent,and by this to simulate the process of whirlingcone jetting.Ultimately to explain reasonably the influence by the whirl body to the capability of whirlingcone jetting.
学位论文作者签名：签字日期：年月日
导师签名：签字日期：年月日
摘 要
笔者依据大量理论文献，结合实验数据和计算机模拟结果，详尽阐述了旋转射流与普通射流的区别，描述了旋转射流的基本特性：它有一切向速度（旋转速度），使喷嘴的流体旋转起来以使从喷嘴喷射出来的流体具有切向速度分量，另外，除了在无旋转射流中的轴向和径向速度分量外，旋转速度（切向速度）使径向和轴向产生压力梯度并影响整个流场。在旋转非常强的情况下，轴向逆压梯度足以形成沿轴向的反向流。旋转射流出射后在周围环境流体中的扩展比相应的无旋转流动的普通射流快，其卷吸能力、掺混作用、轴线速度的衰减均比普通射流大。
3.2The concept of whirling flow………………………………………………....20
3.3 The describe of the flow in the orbit of the nozzle…………………………...22
3.4The describe of the flow of the cone sect……………………………….……23
2.1.2 Adjust of abrasive thickness and injecting………………………….14
2.1.3 The design of unload equipment…………………………………….15
2.1.4 The design of screen equipment…………………………………….15
1.3The application of the whirling jet…………………………………………10
1.4The origin of the theme…………………………………………………….11
1.5The contents and sense of the theme……………………………………….11
2The equipment of the whirling cone jet……………………………………….....12
2.1The design of the equipment……………………………………………….12
2.1.1The function of equipment……………………………………..…..13
Simulation And Analysis Of Whirling Water Jet
Candidate:
Supervisor:
Department Of Mechanical Engineering
AnHuiUniversityof Science and Technology
No.168,ShungengRoad,Huainan,232001,P.R.CHINA
5.1.5 The sense and localization of numeric simulation……………………42
5.1.6 The constitute of CFD………………………………………………..44
5.1.6 The function of CFD…………………………………………………45
1.1.2 The constitute of whirling jet………………………………………6
1.1.3 The character of abrasive material………………………………….7
1.2 The general situation and developmental trend…………………………….7
Introduction………………………………………………………………………..1
1Exordium………………………………………………………………..………2
1.1Concept of abrasive jet and whirling jet…………………………………….2
1.1.1The constitute of abrasive jet…………………………………….….2
关键词：旋转锥形射流；加旋体；喷射性能；计算机模拟；fluent软件
分类号：（1--2）；
Whirlingwater jetting is a kind of compound jetting of free jetting and whirling jetting, its flowing constitution is complex, mostly it is turbulent flowing. It is very different tothe ordinary jetting for the whirling jetting has a tangential speed(whirling speed), so the jetting water from the whirling jetting nozzle has a high tangential velocity.While the liquid jet out from the whirling jetting nozzle , its expanding velocity is more quick than the jetting without whirling, its convolution ability, intermixing action, and its axial speed are all biggerthan water jetting without whirling
5The analysis of whirling cone jet by Fluent……………………………………….36
5.1The contents and model of the research of CFDviewability…………………36
5.1.1The research of CFD viewability………………………………..…36
KeyWords：whirling cone jetting; whirling chamber; jetting capability ; computer simulation; software fluent
目 录
Contents
Abstract……………………………………………………………………….……I
学位论文作者签名：___________日期：____年__月__日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解安徽理工大学有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于安徽理工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）
中图分类号：0351.2论文编号：
学科分类号：130.2564_密 级：公开
安徽理工大学
硕士学位论文
旋转锥形射流的计算机模拟和实验分析
作者姓名：专Biblioteka 名称：机械设计及理论研究方向：
导师姓名：
导师单位：安徽理工大学
答辩委员会主席：
论文答辩日期：年 月 日
安徽理工大学研究生处
200年月日
A Dissertation inMechanical design and theory
概述了计算流体力学（CFD）的基本理论，说明了CFD是在计算机上求解描述流体运动、传热和传质的偏微分方程组，并且对上述现象进行过程模拟。着力分析了CFD的主要优点，譬如能以较少的费用和较短的时间获得大量有价值的研究结果，对投资大、周期长、难度高的实验研究来说，CFD优点就更为突出。