FLUENT分析圆管弯头段的三维流动
Fluent验证案例001:旋转和静止同心圆筒之间的流动
Fluent验证案例001:旋转和静止同心圆筒之间的流动展开全文1.问题描述对两个同心圆柱体间的定常层流进行模拟。
内部圆筒以恒定的角速度旋转引起流动,外部圆筒保持静止。
流动是稳态的。
利用层流的解析方程可以计算出不同截面的切向速度。
这些数值可用于与仿真结果进行比较。
物性参数几何尺寸边界条件密度:1kg/m^3 内径:17.8mm 内壁角速度:1rad/s粘度:0.0002kg/m.s 外径:46.28mm2.解析解解析解可参考:F. M. White. Viscous Fluid Flow.Section 3-2.3. McGraw-Hill Book Co., Inc..New York, NY. 1991”设内径,角速度,外径,角速度。
这种几何结构使得只有切向速度不为零,变量和p只是半径r的函数。
这使得极坐标下的运动方程简化为如下:连续方程径向动量方程切向动量方程边界条件为:在处,,;在处,;切向动量方程解的形式如下:我们从边界条件可以得到和的值,且在本例中外壁保持静止,即,因此,切向动量方程的解为:3.1选择模型如图,在本例中我们选择层流模型。
3.2设置材料设置密度为1,粘度为0.0002。
3.3边界条件设置内壁面为运动壁面,运动形式为绝对,旋转,角速度为1。
3.4求解方法设置求解方法设置如图所示。
3.5接下来进行初始化和运行求解4.结果对比如图所示,fluent计算的数值解和解析解是比较吻合的。
操作视频见第二条推文。
案例文件链接:https:///s/1jdBLqltMnrJbzYjjYqwGGA提取码:rfuyend后记:本人将毕生致力于CFD,为我国的仿真事业做一点点贡献。
希望在有生之年可以看到国产的CAE软件大规模市场化,而不是被别人卡脖子。
长风破浪会有时,直挂云帆济沧海!。
fluent 案例教程-1圆管层流流动加有障碍通道内流动模拟
3.3 实验一:管内层流流动数值计算3.3.1 计算目的1、初步掌握软件的操作与边界条件设置方法;2、通过模拟计算了解圆管层流的入口段流动与充分发展段流动特点及边界层在入口处生长,然后,不断增加,直至两边相交于管中心线(管子足够长),管段进入充分发展段,在充分发展段形成抛物线分布等知识。
3.3.2 物理问题流体在水平圆管内流动,管径D =0.2 m 管长 L =8 m. 入流速度V in =1 m/ s 截面上速度认为一致,密度ρ=1 kg/ m 3, 粘性系数 µ= 2 x 10-3kg/(ms ). 雷诺数Re 100avg V D ρµ==,其中:V avg =1m/s 为入口平均速度, 应用Fluent 求解。
3.3.3 具体操作在GAMBIT 中创建如下物理模型。
首先,利用轴对称图形,我们创建四个节点。
然后连接各相邻节点,形成矩形。
再形成面。
运行GAMBIT ,选择求解器为Fluent5/6。
3.3.3.1 创建节点与面 (1)创建节点:((0,0.1进入界面:操作:> Vertex Command Button > Create Vertex进入界面:x=0;y=0;z=0,点击Apply. 便创建了vertex.1 (0,0,0)点。
重复操作,创建:V ertex 2: (0,0.1,0),Vertex 3: (8,0.1,0),Vertex 4: (8,0,0) 二维问题,Z轴省略默认为赋值为0。
操作:Global Control > Fit to Window Button可以查看整个图形,如下:(2)将节点连成线操作:> Edge Command Button > Create Edge选择矩形的两个点,点击Apply。
重复以上操作,可得4条线,得到一个矩形:(3)创建面操作:> Face Command Button > Form Face按下SHIFT键,鼠标点击每条边线,释放SHIFT键,则边线被选取,另外也可用以下方法进行操作:点击Edges右边的箭头:调入Edge List 窗口:点击ALL,选择所有边线,如下图。
2004-06 FLUENT流体工程仿真计算实例与应用 韩占忠 王敬 兰小平 北京理工大学出版社
前言回到顶部↑空气、水、油等易于流动的物质被统称为流体。
在力的作用下,流体的流动可引起能量的传递、转换和物质的传送,利用流体进行力传递、进行功和能转换的机械就称为流体机械。
比如,泵是一种将电能转换为流体动能并输送液体的机械;风机是一种将机械能或电能转换为风能的机械;水力发电机就是一种将水的势能和动能转换为电能的一种机械。
此类例子举不胜举,因此,流体机械与我们的生活和工作密切相关。
流体力学就是一门研究流体流动规律以及流体与固体相互作用的一门学科,研究的范围涉及到风扇的设计,发动机内气体的流动以及车辆外形的减阻设计,水利机械的工作原理,输油管道的铺设,供水系统的设计,乃至航海、航空和航天等领域内动力系统和外形设计等等。
自从1687年牛顿定律公布以来,直到本世纪50年代初,研究流体运动规律的主要方法有两种:一是实验研究,以实验为研究手段;另一种是理论分析方法,利用简单流动模型假设,给出某些问题的解析解。
前者耗费巨大,而后者对于较复杂的非线性流动现象目前还有些无能为力。
20世纪70年代以来,飞速发展起来的计算流体力学为实验研究和理论研究都起到了促进作用,也为简化流动模型提供了更多的依据,使很多分析方法得到发展和完善。
实验研究、理论分析方法和数值模拟已成为当前研究流体运动规律的三种基本方法。
任何流体运动的规律都是以质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律为基础的。
这些基本定律可由数学方程组来描述,如欧拉方程、N—S方程。
采用数值计算方法,通过计算机求解这些控制流体流动的数学方程,进而研究流体的运动规律,这样的学科就是计算流体力学。
尽管流动规律仍然满足质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律,但流体力学不同于固体力学,一个根本原因就在于流体的流动过程中发生了巨大的形变,使问题求解变得异常复杂。
其控制方程属于非线性的偏微分方程,除几个简单问题之外,一般来说很难求得解析解。
为此,对具体问题进行数值求解就成为研究流体流动的一个重要的研究方向和方法,其基础就是计算流体力学。
三维圆管流动状况的数值模拟分析
三维圆管流动状况的数值模拟分析毕业论⽂学⽣姓名:袁洪武学号:20082396学院:⼟⽊⼯程与⼒学学院专业年级:2008⼯程⼒学题⽬:三维圆管流动状况的数值模拟分析指导教师:蒋光彪副教授评阅教师:余敏讲师2012年 5 ⽉摘要在⼯程和⽣活中,圆管内的流动是最常见也是最简单的⼀种流动,圆管流动有层流和紊流两种流动状况。
雷诺数是判别流体流动状态的准则数。
本⽂⽤Fluent软件来模拟研究三维圆管的层流和紊流流动状况,主要对流速分布和压强分布作出分析。
⾸先在Gambit⾥建⽴物理模型,分别建⽴直圆管与90度弯圆管的物理模型,并划-⽅程[]1,分⽹格。
选⽤液体流动的质量守恒⽅程、动量守恒⽅程、能量守恒⽅程以及kε分别对层流和紊流采⽤不同的3种⼊⼝流速来对三维圆管内部流体进⾏模拟分析,并在FLUENT软件中以直观的⽅式表⽰出了层流和紊流各种不同速度在圆管中的流动状况,分析讨论其不同流速下的规律、特点。
并通过⼏种理论⽅式计算验证所得到的数值模拟结果的准确性。
结果证明所得到的数值模拟结果与圆管层流、紊流的理论数据相符合。
关键词FLUENT;光滑圆管;湍流;层流;雷诺数;数值模拟Title The numerical simulation and analysis of the flow in the 3D round tubeAbstract:In engineering and life, circular pipe flow is the most common and the simplest flow, and it contains two flow conditions-aminar and turbulent. Reynolds number is used to distinguish the fluid state criterion. This paper is to simulate study of three-dimensional pipe laminar and turbulent flow by Fluent software, which mainly makes analysis on the velocity distribution and the pressure distribution .First, establish physical model in the Gambit, respectively, set straight circular pipe and 90 degree bend pipe physical model, and then, mesh. Selecting liquid flow equation of mass conservation, momentum conservation equation and energy conservation equation of laminar flow and turbulent flow, we can, respectively, use 3 different entrance velocity to make simulation analysis of 3D pipe internal fluid. In Fluent software , this paper expresses the different velocity of laminar and turbulent flow in pipe flow condition in an intuitive way, discussing pattern and characteristics under different flow, and verifies the accuracy of the numerical results through several theoretical method.Results show that the numerical results are Conformed to the theory datas of Laminar and turbulent flow .Keywords:Fluent; Smooth pipe; Turbulent flow; Laminar flow; Reynolds number;Numerical simulation⽬录1 绪论 (1)1.1课题提出的意义 (1)1.2直接数值模拟⽅法简介 (1)1.3主要研究内容 (2)2直接数值模拟⽅法 (3)2.1FLUENT简介 (3)2.2FLUENT的计算过程 (5)2.3控制⽅程 (6)3 在GAMBIT建⽴中模型 (9)3.1直圆管 (9)3.290度弯管 (10)4 在FLUENT中求解计算层流流动 (11)4.1FLUENT的参数设置 (11)4.2直圆管层流计算结果及分析 (12)4.390度弯管层流计算结果及分析 (18)4.4圆管层流数值模拟结果的验证 (22)5 在FLUENT中求解计算紊流流动 (26)5.1FLUENT参数设置 (26)5.2直圆管紊流计算结果及分析 (26)5.390度弯管紊流计算结果及分析 (33)5.4圆管湍流数值模拟结果验证 (35)6 总结与展望 (38)6.1总结 (38)6.2展望 (38)参考⽂献 (39)致谢 (41)1 绪论1.1 课题提出的意义对实际⼯程中⼤量存在的边界形状复杂的区段内的流动,鉴于其复杂性和测量的困难性,实验往往只能给出总流的参数,却⽆法给粗区段内详细的流场信息,⽽数值模拟能够给出相关流场的具体信息[]2。
fluent实例:冷、热水混合器内的三维流动与换热
图 33 速度边界设置对话框
2.设置入口 2 的边界条件
图 34 速度入口 2 的设置对话框
- 16 -
2. 设置出流口的边界条件
图 35 出口边界设置对话框
步骤 5:求解初始化
图 36 初始化设置对话框
- 17 -
步骤 6:设置监视器
图 37 监视器设置对话框
步骤 7:保存 case 和 data 文件
步骤 8:求解计算
图 38 迭代计算设置对话框
- 18 -
图 39 残差曲线图
图 40 出口速度监控图
三. 计算结果的后处理 步骤 1:创建等(坐标)值面
1. 创建一个 z=4cm 的平面,命名为 surf-1 2. 创建一个 x=0 的平面,命名为 surf-2
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图 41 等值面设置对话框
2.启动能量方程
图 28 能量方程设置对话框
2. 使用 k 湍流模型
- 13 -
图 29 湍流模型设置对话框
步骤 3 设置流体的材料属性
图 30 材料属性设置对话框
- 14 -
图 31 流体材料库对话框
步骤 4 设置边界条件
图 32 边界条件设置对话框
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1. 设置入口 1 的边界条件
图 13 出流小管设置对话框
图 14 创建出流小管后的混合器
2.将其移动并与锥台相接
图 15 移动小出流圆管设置对话框
图 16 移动小出流圆管后的混合器
步骤 7 将混合器上部、渐缩部分和下部出流小管组合为一个整体
-5-
图 17 体积列表框
图 18 合并体积后的混合器
步骤 8:混合内区域划分网格
图 19 网格设置对话框
FLUENT算例——TurbulentPipeFlow(LES)圆管湍流流动(大涡模拟)
FLUENT 算例——TurbulentPipeFlow (LES )圆管湍流流动(⼤涡模拟)Turbulent Pipe Flow (LES) 圆管湍流流动(⼤涡模拟)以ANSYS 17.0为例问题描述考虑通过圆形截⾯直管道的流动问题,圆管直径,长度。
管道进⼝处的平均流速为,假设流体密度为定值,,流体动⼒粘性系数。
那么基于圆管直径、平均流速、流体密度、动⼒粘性系数算得该问题的Reynold数(Re)为接下来咱们⽤ANSYS FLUENT中的LES⽅法来求解该流动问题,绘制在距离进⼝处下游截⾯上随着半径变化的平均速度和均⽅根速度,并⽐较由LES⽅法和⽅法模拟得到的平均速度。
1 预分析和准备⼯作预分析在⼤涡模拟中,瞬时速度被分解为滤波后的分量以及剩余的残差分量,滤波后的速度分量表征了⼤尺度的⾮定常运动。
在LES中,⼤尺度的湍流运动被直接表征,⽽⼩尺度的湍流运动则⽤模型近似。
关于滤波速度的滤波⽅程可以从Navier-Stokes⽅程推出,由于残差操作,动量⽅程中的⾮线性对流项引⼊了⼀个应⼒张量的残差项,该残差应⼒张量需要通过构造模型来完成⽅程组的封闭,⽽FLUENT中提供了从易到难的多种模型。
既然咱们要求解,那么LES就是个⾮定常的模拟过程,需要在时域内向前推进。
为了收集统计平均量,⽐如平均和均⽅根(root mean square(r.m.s.))速度,咱们需要⾸先达到统计上的稳定状态(然后再开展统计平均的处理)。
作为对⽐,模型求得的平均速度也⼀并给出。
关于LES的详细理论和⽅程可以再很多湍流的书籍中找到。
准备⼯作LES是三维⾮定常计算(只能适⽤于三维问题和⾮定常问题),那么计算域是全部的管道。
在打开ANSYS之前,先创建⼀个⽂件夹turbulent_pipe_LES,然后⾥⾯在创建⼀个ICEM⽂件夹和FLUENT⽂件夹,分别⽤来存放ICEM的建模和画⽹格⽂件,以及FLUENT的计算⽂件。
2 构建⼏何模型打开ICEM CFD 17.0软件,在其中完成建模⼯作,咱们计算域是圆管内部流道,也就是⼀个圆柱体,让圆柱体的轴线沿着⽅向,进⼝截⾯位于上,圆⼼位于坐标原点。
FLUENT算例 (3)三维圆管紊流流动状况的数值模拟分析
三维圆管紊流流动状况的数值模拟分析在工程和生活中,圆管内的流动是最常见也是最简单的一种流动,圆管流动有层流和紊流两种流动状况。
层流,即液体质点作有序的线状运动,彼此互不混掺的流动;紊流,即液体质点流动的轨迹极为紊乱,质点相互掺混、碰撞的流动。
雷诺数是判别流体流动状态的准则数。
本研究用CFD 软件来模拟研究三维圆管的紊流流动状况,主要对流速分布和压强分布作出分析。
1 物理模型三维圆管长2000mm l =,直径100mm d =。
流体介质:水,其运动粘度系数62110m /s ν-=⨯。
Inlet :流速入口,10.005m /s υ=,20.1m /s υ= Outlet :压强出口Wall :光滑壁面,无滑移2 在ICEM CFD 中建立模型2.1 首先建立三维圆管的几何模型Geometry2.2 做Blocking因为截面为圆形,故需做“O ”型网格。
2.3 划分网格mesh注意检查网格质量。
在未加密的情况下,网格质量不是很好,如下图因管流存在边界层,故需对边界进行加密,网格质量有所提升,如下图2.4 生成非结构化网格,输出fluent.msh等相关文件3 数值模拟原理紊流流动当以水流以流速20.1m /s υ=,从Inlet 方向流入圆管,可计算出雷诺数10000υdRe ν==,故圆管内流动为紊流。
假设水的粘性为常数(运动粘度系数62110m /s ν-=⨯)、不可压流体,圆管光滑,则流动的控制方程如下:①质量守恒方程:()()()0u v w t x y zρρρρ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂ (0-1)②动量守恒方程:2()()()()()()()()()()[]u uu uv uw u u ut x y z x x y y z z u u v u w p x y z xρρρρμμμρρρ∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂'''''∂∂∂∂+----∂∂∂∂ (0-2)2()()()()()()()()()()[]v vu vv vw v v v t x y z x x y y z z u v v v w px y z yρρρρμμμρρρ∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂'''''∂∂∂∂+----∂∂∂∂ (0-3)2()()()()()()()()()()[]w wu wv ww w w w t x y z x x y y z z u w v w w px y z zρρρρμμμρρρ∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂'''''∂∂∂∂+----∂∂∂∂ (0-4)③湍动能方程:()()()()[())][())][())]t t k k t k k k ku kv kw k k t x y z x x y yk G z zμμρρρρμμσσμμρεσ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=+++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++-∂∂ (0-5)④湍能耗散率方程:212()()()()[())][())][())]t t k k t k k u v w t x y z x x y y C G C z z k kεεμμρερερερεεεμμσσμεεεμρσ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=+++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++-∂∂ (0-6)式中,ρ为密度,u 、ν、w 是流速矢量在x 、y 和z 方向的分量,p 为流体微元体上的压强。
基于fluent圆管数值模拟
已知:圆管的横截面半径0.1m,长度为1m,水流以1m/s的速度从圆管的一端进入。
用fluent模拟管进出口流场模拟。
步骤:
1、用solidworks 画直径为100mm,长度为1000mm的图,另存为1.X_T格式,然后导入ICEM,导入步骤如下图:
选择单位为:Millimeter ,导入ICEM后如下图:
2、创建part,右击模型树Model/Parts/Creat Part,设置part的进口IN,出口OUT,管壁WALL。
Part设置完成后删除没有几何元素的空Part如下图:
创建几何图形的拓扑结构,如下图:创建Body,如下图:
3、定义网格参数
3.1 定义全局网格参数3.2 定义体网格全局参数
3.3 定义棱柱网络全局参数
保存几何模型。
File-geometry-save geometry as ,保存当前几何模型为1.tin
4、生成网格
4.1 生成网格
4.2 检查网络质量
质量检测结果,如下图:
4.3 导出网格
File-mesh-save mesh as,保存当前的网格文件为dz.uns。
步骤如下图:
5、求解计算
打开FLUENT,选择三维求解器
FILE--READ--CASE ,选择生成的网格dz.msh,如下图:
在fluent中的步骤如下图:
求解结果如下图:进口速度模拟:
出口速度模拟:。
第09章fluent可动区域中流动问题的建模
第九章可动区域中流动问题的建模前言首先感谢赵大侠的帮助与支持。
本人是fluent的初学者,翻译的过程也是学习的过程,因此译文中有很多不妥之处在所难免,非常欢迎读者更正,并与我交流。
本人信箱**************或**************。
在运动参考系中的流动问题求解需要使用可动单元体。
单元体的运动可以由用来依附单元体的参考坐标系的运动来解释。
由此,很多包含运动部件的问题可以在fluent中得到解决。
9.1概述这一强大的特性可以求解计算区域或者部分计算区域是运动时的流动问题。
包括以下几个方面:●单一旋转系中的流动●多旋转或(和)变动(translating)参考坐标系中的流动单一旋转系可以用于涡轮机械,搅拌槽,以及相关装置中流动的建模.在这种情况下,因为转子或者叶轮周期性的掠过求解域,相对惯性参考系来讲,流动是不稳定的。
然而,在不考虑静止部件的情况下,取于旋转部件一起运动的一个计算域,那么相对这个旋转参考系(非惯性系)来讲,流动就是稳定的了,这样就简化了问题的分析。
但是如果除了旋转部件,静止部件也要考虑的话,就不能用上述办法将问题简化。
比如在涡轮机械中的叶轮和转子靠的很近(这样转子和定子之间的相互作用就变得重要了)。
Fluent提供了以下三种解决的办法:●多参考系模型(MRF)●混合平面模型●滑动网格模型前两种模型均假设流动是稳定的,转子-定子或叶轮-轮盖的作用效果是近似的平均这两种模型可用于转子定子之间的只有微弱的相互作用,或只需要求系统的近似解的场合。
相反,滑动网格假定流动是不稳定的,因此可以真实的模拟转子定子之间的相互作用。
显然滑动网格模型可用于转子和定子之间有强烈的相互作用和要求对系统进行精确的仿真的场合,但是值得注意的是,滑动网格模型使用非稳态的数值求解,计算上的要求就比前两种模型要苛刻的多。
9.2旋转参考坐标系中的流动9.2.1概述通常FLUENT中的模型都是建立在惯性参考坐标系中(例如无加速度坐标系统),但是,FLUNET也可以在具有加速度的参考坐标系中建立流动模型。
基于FLUENT的90°圆形弯管内部流场分析
基于FLUENT的90°圆形弯管内部流场分析
江山;张京伟;吴崇健;许清;彭文波
【期刊名称】《中国舰船研究》
【年(卷),期】2008(003)001
【摘要】通过使用FLUENT软件的RNG κ-ε湍流模型,对90°大曲率圆形截面弯管内部流体进行三维数值模拟,将数值模拟结果与相关文献实验结果进行对比,结果表明RNG κ-ε湍流模型对具有二次流的湍流流动具有较好的模拟,计算结果与实验结果吻合较好.
【总页数】5页(P37-41)
【作者】江山;张京伟;吴崇健;许清;彭文波
【作者单位】中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064;中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064;中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064;中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064;中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064
【正文语种】中文
【中图分类】U664.84
【相关文献】
1.基于FLUENT的弯管内部流场的数值模拟 [J], 邱立杰;张国福;郝明
2.阀体后90°圆形弯管内部流场PIV测量及POD分析 [J], 谢龙;靳思宇;王玉璋;于建国
3.基于SMAC方法的90°弯管内部流场数值模拟 [J], 桂绍波;曹树良
4.基于Ansys Fluent及正交试验的90°弯管冲蚀影响因素分析 [J], 鲁剑啸
5.阀体后90°圆形弯管内部流场PIV分析 [J], 谢龙;靳思宇;于建国;王玉璋
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基于FLUENT的弯管内部流场的数值模拟
中 图分 类 号 :TE 8 3 2 文 献标 志码 : A d o i : 1 0 . 3 6 9 6 / j . i s s n . 1 6 7 2 — 6 9 5 2 . 2 0 1 3 . 0 1 . 0 1 3
Nu me r i c a 1 Si m ul a t i o n o f I n t e r na 1 Fl o w Fi e l d i n Be nd Du c t Ba s e d o n FI U ENT
于研究 , 将弯 管分成 上游 直线段 、 弯 曲段和 下游直 线
段 三部 分 。该 弯 管 直 径 D 为 5 0 mm, 曲率 半 径 R 为 2 2 5 mm, 弯 管 的 曲率 直 径 比 R / D为 4 . 5 , 上 下
的重 点 ] , 这些工 作 对 今后 弯 管 的应 用 和 改 进都 有
初 始 温度 均为 2 3℃。与仅 采用层 流模 型或 R NG k 一
£ 模 型进行 计 算 的结 果 相 比 , 采 用 RNG k - e模 型 与 近壁 面无滑 移 函数 处理 法 相 结 合 的方 法 , 可有 效 地
: = = 0
( 1 )
dx i
提 高计 算结 果 的精 确度 , 并 且 对 二 次 流 现 象 的模 拟
弯管 在工业 、 农 业 和 航 空船 舶 领 域都 有 广 泛 的
应用, 而 且 对 其 进 行 的 研 究 也 从 未 问 断 过 ] 。在早
力学 软件 F L UE NT对 其 内部 流场 进行 了三 维数 值 模拟 。在 给定特 有雷 诺 数 的前 提 下 , 通 过 对 比不 同 初速 度下 弯管 内部压 力 场 和 速度 场 的 方法 , 对 弯 管
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。
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。
fluent圆管仿真湍流参数设置
一、概述在工程领域中,流体力学仿真是一项十分重要的工作。
在进行流体力学仿真时,对于湍流参数的设置尤为关键。
本文主要讨论在使用fluent软件进行圆管湍流仿真时,如何设置参数以获得准确可靠的结果。
二、湍流模型的选择1. 简介在进行圆管湍流仿真时,首先需要选择合适的湍流模型。
目前常用的湍流模型包括k-ε模型、k-ω模型、SST湍流模型等。
每种湍流模型都有其适用的范围和局限性。
2. 参数设置在fluent软件中,进行湍流模型选择时需要考虑雷诺数、流场特性等因素。
根据具体情况选择合适的湍流模型,并对相应的参数进行设置。
三、网格划分1. 网格类型在进行圆管湍流仿真时,合适的网格划分也是至关重要的。
常见的网格类型包括结构化网格、非结构化网格等。
2. 网格密度对于圆管湍流仿真,网格的密度对结果的准确性有着直接的影响。
在fluent软件中,可以通过设置不同的网格密度来进行网格划分。
四、边界条件设置1. 入口边界条件对于圆管湍流仿真,入口边界条件的设置对结果有着重要的影响。
在fluent软件中,可以通过设定入口速度、湍流强度等参数来进行设置。
2. 出口边界条件出口边界条件的设置同样十分重要。
在fluent软件中,需要考虑出口压力、流速等参数。
五、求解器设置1. 时间步长在进行湍流仿真时,时间步长的选择对结果的精度有着很大的影响。
需要根据具体情况进行合理的设置。
2. 收敛准则在fluent软件中,收敛准则的设置也是必不可少的。
通过调整收敛准则的值来保证计算结果的准确性。
六、计算结果分析1. 流场分布通过fluent软件进行湍流仿真后,可以获得流场的分布情况。
需要对结果进行仔细的分析和比对。
2. 压降计算在圆管湍流仿真中,压降是一个重要的参数。
需要对压降进行精确的计算和分析。
七、总结圆管湍流仿真是流体力学仿真中的重要内容。
在使用fluent软件进行仿真时,正确的参数设置和合理的操作流程至关重要。
通过本文的讨论,相信读者对圆管湍流仿真的参数设置有了更清晰的认识,能够在实际工程中取得更好的仿真结果。
FLUENT推荐书目
2004-06 FLUENT流体工程仿真计算实例与应用韩占忠王敬兰小平北京理工大学出版社第一章流体力学基础与fluent简介第二章二维流动与传热的数值计算第一节冷、热水混合器内部二维流动第二节喷管内二维非定常流动第三节三角翼的可压缩外部绕流第四节三角翼不可压缩的外部绕流(空化模型应用)第五节vof模型的应用第六节组分传输与气体燃烧第三章三维流动与传热的数值计算第一节冷、热水混合器内的三维流动与换热第二节粘性流体通过圆管弯头段的三维流动第三节三维稳态热传导问题第四节动网格问题第五节叶轮机械的mixing plane模型2004-09 计算流体动力学分析CFD软件原理与应用王福军清华大学出版社(偏重理论)第1章计算流动力学基础知识第2章基于有限体积法的控制方程离散第3章基于SIMPLE算法的流场数值计算第4章三维流模型及其在CFD中的应用第5章边界条件的应用第6章网格的生成第7章FLUENT软件的基本用法第8章CFD综合应用实例2007-02 FLUENT技术基础与应用实例王瑞金张凯王刚清华大学出版社第1章Fluent概述第2章流体力学基础知识第3章流体力学数值模拟基础第4章Fluent软件介绍第5章速度场的计算第6章温度场的计算第7章多相流模型第8章凝固和融化模型第9章可动区域中流动问题的模拟第10章动网格模型第11章UDF和UDS第12章Fluent并行计算第13章Tecplot软件2008-07 Fluent高级应用与实例分析江帆,黄鹏清华大学出版社第1章 CFD基础第2章Fluent基本介绍第3章Gambit的使用3.3建模及网格划分实例3.3.1 二维轴对称维多辛斯基曲线喷嘴3.3.2三维贯通管第4章通用后处理Tecplot使用入门4.5.6绘制三维流场图第5章多相流基本模型5.4气穴影响5.5选择通用多相流模型5.6设置一般的多相流问题5.6.10包含体积力5.6.15可压缩VOF和混合模型计算的输入5.6.16凝固/熔解VOF计算的输入第6章多相流计算实例6.1沉淀池活性污泥沉降的计算6.2泄洪坝气固液三相流的计算第7章动网格计算方法概述第8章UDF使用指南8.3.2查询多相组分的宏8.5.3 UDF的VC++编译8.5.4编译相关问题第9章动网格计算实例9.1悬浮生物载体在移动床运动的模拟9.2齿轮泵的动态模拟第10章滑移网格基础第11章滑移网格的计算实例11.1 转笼生物反应器的内部流场计算11.2车辆交会的动态模拟11.3滑移网格模型和动网格模型计算比较11.3.4转笼生物反应器计算结果上的区别第12章UDF的高级用法12.1 求取任意几何点的物理场值12.1.1 基本C++类的说明12.1.2求取任何一点的物理场值的方法12.2Fluent和有限元软件的数据交换12.2.1 两数值模拟软件进行数据交换的方式条件12.2.2Fluent和FEPG的数据交换第13章开发基于Gambit和Fluent的数值模拟软件13.1 用VC++操纵Gambit13.1.1批处理文件的构建13.1.2 Gambit的启动和批处理文件的运行13.1.3 Gambit的进阶编程初步13.2用VC操纵Fluent13.2.1 Fluent的命令行操纵方法13.2.2 VC操纵Fluent的步骤13.3边界条件的自动识别和施加13.4用VC打开Tecplot第14章并行Fluent的UDF2008-10 FLUENT入门与进阶教程于勇北京理工大学出版社第1章FLUENT软件概述第2章流体力学与计算流体力学基础2.1.3边界层与绕流阻力2.1.4可压缩流体流动——气体动力学基础2.2.2数值模拟方法和分类2.2.4FVM的求解方法第3章流体流动的数值模拟3.2二维定常可压缩流场分析——NACA0006翼型气动力计算3.3二维非定常不可压缩流场分析——卡门涡街3.4三维定常可压缩流动——多翼飞行器外流流场3.5三维定常不可压缩流动——旋风分离器内流场模拟第4章自然对流与辐射传热4.1.2各种辐射模型的优点和局限性4.1.3浮力驱动流动与自然对流第5章离散相的数值模拟5.2旋风分离器内颗粒轨迹的模拟第6章多相流模型6.4Mixture混合模型6.5Euleriall(欧拉)模型第7章燃烧的数值模拟一组分输运与化学反应模拟第8章移动与变形区域中流动问题的模拟第9章FLUENT中常用的边界条件第10章用户自定义函数UDF第11章并行计算2009-01 FLUENT流体计算应用教程温正、石良辰、任毅如清华大学出版社第1章绪论第2章前处理第3章FLUENT基本模型及理论基础3.1.3 FLUENT软件中的气动噪声模型3.2 传热计算基础3.4 辐射模型类型设置过程3.5 化学反应3.6 壁面表面化学反应和化学蒸汽沉积3.6.3 导入CHEMKIN格式的表面动力学机制3.7 微粒表面化学反应3.7.2 微粒表面化学反应的用户输入第4章FLUENT后处理及Tecplot应用4.2.3 流场函数的定义4.3 Tecplot的应用4.3.4 三维非定常流动的后处理第5章FLUENT动网格应用5.2 井火箭发射过程二维模拟5.3 副油箱与飞机分离三维模拟第6章传热和辐射计算应用6.2 太阳加载模型6.2.2 太阳射线跟踪算法6.2.3 DO辐照算法6.2.4 太阳计算器6.2.5 太阳加载模型的设置6.2.6 太阳加载模型边界条件的设置6.2.7 设置太阳加载模型的命令行6.3 室内通风问题的计算实例6.4 使用DO辐射模型的头灯热模型第7章FLUENT燃烧及化学反应应用7.2 应用实例——引火喷流扩散火焰的PDF传输模拟7.3 应用实例——预混气体化学反应的模拟第8章FLUENT燃烧及化学反应应用二8.1 液体燃料燃烧模拟8.2 煤燃烧模拟8.3 液体化学反应的模拟第9章FLUENT多相流应用9.2 气固两相流动模拟9.3 车体液体燃料罐内部挡流板对振荡的影响模拟9.4 水坝破坏多相流模拟第10章FLUENT经典实例10.1 固体燃料电池的模拟10.2 叶轮泵模型10.2.5 圆形泵模型求解10.3 汽车工业相关应用10.3.1 汽车风挡除冰分析10.3.2 歧管流动的3D模型2009-08 FLUENT流体工程仿真计算实例与分析韩占忠北京理工大学出版社第一章计算流体力学概论第二章二维流动与传热问题第一节空气流过高温平板的流动与换热问题第二节空气绕流机翼空气动力学分析第三节船舶行驶阻力特性数值模拟——VOF模型的应用第四节水箱沸腾加热过程——Mixture模型的应用第五节平板在空气中的降落过程——动网格应用第三章三维流动仿真计算第一节引射式冷热水混流器流动分析第二节单头螺旋槽纹管内的流动第三节叶轮机械流动问题一Furbo工具的应用第四节喷泉的喷射——VOF与DPM模型的应用2009-10 精通FLUENT6.3流场分析李进良,李承曦,胡仁喜等编著化学工业出版社第1章流体力学基础第2章FLUENT基础知识第3章圆柱绕流问题3.1 卡曼漩涡与定常流动3.2 卡曼涡街与非定常流动第4章二维流动和传热的数值模拟4.2 套管式换热器的流动和传热的模拟第5章三维流动和传热的数值模拟5.1 三维弯管流动的模拟5.3 三维机头温度场的数值模拟5.4 混合器流动和传热的数值模拟5.5 三维喷管流动与换热的耦合求解第6章多相流模型6.1 明渠流动的VOF模型模拟第7章可动区域中流动问题的模拟7.1 无旋转坐标系的三维旋转流动7.2 单一旋转坐标系中三维旋转流动第8章动网格模型的模拟第9章组分传输与气体燃烧的模拟第10章UDF和UDS第11章Tecplot软件简介2010-04 FLUENT流体分析及仿真实用教程朱红均林元华谢龙汉人民有限出版社第1章计算流体力学理论 1第2章流体流动分析概述362.1流动分析的发展372.1.1CFD的提出372.2.1FLUENT软件功能412.2.2UNIX版本运行方法43第3章前处理网格生成62第4章湍流模型105第5章传热分析132第6章非定常流动问题169第7章多相流模型186第8章转动模型221第9章组分输运与化学反应模型2539.3通用有限速率模型254第10章流动分析后处理27810.2.4Tecplot图形及可视化技术301第11章UDF使用及编写315第12章典型工程实例34612.1T型管内气液分离流动模拟34712.2空气钻井环空气固两相流动模拟35512.3气井井下节流流场模拟36512.4齿轮泵内流体流动模拟3752010-04 FLUENT流体工程仿真计算实例与应用(第2版) 韩占忠、王敬、兰小平北京理工大学出版社第一章流体力学基础与FLUENT简介四、液体的表面张力第二节流体力学中的力与压强一、质量力与表面力二、绝对压强、相对压强与真空度三、液体的汽化压强四、静压、动压和总压第三节能量损失与总流的能量方程一、沿程损失与局部损失二、总流的伯努利方程三、入口段与充分发展段第四节流体运动的描述一、定常流动与非定常流动二、迹线与流线三、流量与净通量四、有旋流动与有势流动五、层流与湍流第五节亚音速与超音速流动一、音速与流速二、马赫数与马赫锥三、临界参数与速度系数四、可压缩流动的伯努利方程五、等熵滞止关系式第六节正激波与斜激波第七节流体多维流动基本控制方程第二章二维流动与传热的数值计算第一节冷、热水混合器内部二维流动第二节喷管内二维非定常流动第三节三角翼的可压缩外部绕流第四节三角翼不可压缩的外部绕流(空化模型应用)第五节有自由表面的水流(VOF模型的应用)第六节组分传输与气体燃烧第三章三维流动与传热的数值计算第一节冷、热水混合器内的三维流动与换热第二节圆管弯头段的三维流动第三节三维稳态热传导问题第四节沙尘绕流建筑物问题——DPM模型的应用第五节气缸活塞的往复运动——动网格的应用2010-06 FLUENT工程技术与实例分析周俊杰、徐国权、张华俊中国水利水电出版社前言第1章概述第2章FUNENT基础第3章网格生成技术第4章FLUENT基本算例4.2 页盖驱动流4.3 后台阶流动4.4 圆柱绕流4.5 圆管流动4.6 弯通道流动4.7 方腔自然对流第5章FLUENT在流体机械领域的应用5.2 泵分析实例5.3 机分析实例第6章FLUENT在化工设备领域的应用6.1 搅拌设备6.2 混合设备第7章FLUENT在换热及制冷领域的应用7.2 管壳式换热器7.3 管翅式换热器7.4 空气对流换热的场协同原理分析7.4.1 场协同基本思想介绍7.4.2 场协同评价指标的分析和探讨7.4.3 带芯棒圆管换热的场协同原理分析7.5 制冷剂管内换热的场协同原理分析7.5.1 制冷剂蒸气光管内换热的场协同分析7.5.2 内横槽管制冷剂蒸气换热的场协同分析7.5.3 光管内液体制冷剂换热的场协同分析7.5.4 液体制冷剂内横槽管换热的场协同分析7.6 减阻节能第8章FLUENT在热力设备领域的应用8.2 锅炉8.3 燃烧器第9章FLUENT在汽车工程领域的应用9.1.1 夏季空调的试验标准9.1.2 冬季空调的试验标准9.1.4 室内气流分布的性能评价9.1.5 离散传播辐射模型(DTRM)9.2 轿车整车室内夏季空调环境的模拟9.3 轿车整车室内冬季空调环境模拟9.4 加入有人模型下的探讨第10章UDF10.3 综合应用实例10.3.1 试验环境与测试条件10.3.2 试验项目以及测试方法第11章UDS的应用11.1.1 自定义标量UDS的定义11.1.2 对流项的设置11.1.3 时间项的设置11.1.4 扩散系数的设置11.1.5 源项S的设置第12章并行计算12.2 环境设置12.3 综合应用实例第13章常用数据后处理工具13.2 Origin13.3 Digitizer第14章多相流模型14.2 VOF模型在射流纺织工程中的应用14.3 Mixture模型14.3.3 mixture模型相变流动中的简单应用第15章动网格模型15.2.1 弹簧光滑模型15.2.2 动态层模型15.2.3 局部网格重划法15.3 动网格模型在内燃机汽缸中的应用2010-09 Fluent技术基础与应用实例(第2版)张凯王瑞金王刚清华大学出版社第1章fluent概述第2章流体力学基础知识第3章流体力学数值模拟基础第4章fluent软件介绍第5章速度场的计算5.2三维定常速度场的计算5.3非定常速度场的计算第6章温度场的计算第7章多相流模型7.2 vof模型7.3 mixture模型7.4 dpm模型第8章凝固和融化模型第9章可动区域中流动问题的模拟9.4利用mrf方法求解9.5利用movingmesh方法求解第10章动网格模型10.2第一类问题10.3第二类问题10.4第三类问题第11章udf和uds第12章fluent并行计算12.2并行计算实例第13章tecplot软件13.2.5 3d图形的编辑2011-01 Fluent12流体分析及工程仿真谢龙汉清华大学出版社第1讲FLUENT操作基础1第2讲前处理网格生成442.1 实例·模仿——二维偏心圆环442.5 实例·操作——三维圆柱体652.6 实例·练习——三维同心环空柱体73第3讲湍流模型793.1 实例·模仿——90°弯管内水的流动793.4 实例·操作——偏心大小头渐扩管内油品流动933.5 实例·练习——气体流经节流嘴的流动101第4讲非定常模型1094.1 实例·模仿——单圆柱绕流1094.4 实例·操作——双圆柱绕流1184.5 实例·练习——柱群绕流124第5讲传热模型1315.1 实例·模仿——偏心圆环内自然对流换热1315.3 传热模型的应用领域1405.5 实例·操作——冷热水混合器内部流动及换热1435.6 实例·练习——室内空调传热149第6讲多相流模型1566.1 实例·模仿——t型管内气固两相流1566.5 实例·操作——河流跌坎流动1676.6 实例·练习——上升管内气液两相流173第7讲离散相模型1797.1 实例·模仿——液固两相流冲刷腐蚀1797.3 离散相轨道计算1877.4 传热与传质计算1887.5 喷雾模型1897.9 实例·操作——气动喷砂流场1947.10 实例·练习——水力旋流器的颗粒分离200第8讲组分输运与化学反应模型2078.1 实例·模仿——甲烷燃烧器模拟2078.4 实例·操作——输气管路泄漏扩散2208.5 实例·练习——液体燃料燃烧226第9讲转动模型2359.1 实例·模仿——十字搅拌器周围液体流动2359.5 实例·操作——活塞泵内流体流动2469.6 实例·练习——齿轮泵内流体流动253第10讲用户自定义函数26010.1 实例·模仿——入口非匀速管流26010.2 FLUENT的网格拓扑26510.6 实例·操作——液体蒸发28610.7 实例·练习——物体受冲运动294第11讲图形后处理30011.1 实例·模仿——90°弯管水流的FLUENT后处理30011.2.1 graphics and animations面板30711.2.2 plots面板31111.2.3 reports面板31311.3 TECPLOT后处理31611.3.2 TECPLOT绘图环境设置31811.4 实例·操作——单圆柱绕流的TECPLOT后处理32511.5 实例·练习——混合器内部流动的TECPLOT后处理3292011-10 精通CFD工程仿真与案例实战FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot 李鹏飞、徐敏义、王飞飞人民邮电出版社第1章CFD概述 1第2章网格基础与操作29第3章FLUENT基础与操作1143.1FLUENT求解,启动FLUENT与FLUENT并行计算1143.2FLUENT脚本文件自动运行1163.3FLUENT文件类型1173.7.2考虑自然对流问题的场合与方法1323.9模拟不考虑化学反应的组分传输过程1373.10化学反应流与燃烧模拟1383.10.12FLUENT燃烧模拟可能遇到的点火问题1543.11表面反应模拟1553.14多孔介质计算域1613.18设置亚松弛因子1933.19设置库朗数1943.20设置求解极限1943.21求解初始化1953.21.1全局初始化1953.21.2对初始值进行局部修补1963.22.2在FLUENT中设置定常状态的计算1973.23确认收敛性1973.24网格自适应1983.26FLUENT中常见警告的出现原因和解决方法199第4章后处理基础与操作2024.1.1创建点、线和面2024.1.12边界通量报告2134.1.13受力报告2144.1.14投影面积2154.1.15表面积分2154.1.16体积分2174.1.17参考值设定2184.2.8在Tecplot 360中绘制三维流场剖面图2334.2.9在Tecplot 360中制作动画2374.2.10在Tecplot 360中分析CFD数据240第5章利用GAMBIT划分网格2425.1网格实例一:二维圆筒燃烧器网格划分2425.2网格实例二:燃气灶网格划分2475.3网格实例三:引擎模型四面体划分2565.4网格实例四:机翼翼身组合体棱柱形网格划分260 5.5网格实例五:二维管道四边形网格划分2655.6网格实例六:三维管道六面体结构化网格2735.7网格实例七:三维弯管六面体结构化网格2805.8网格实例八:管内叶片三维六面体结构化网格289 5.9网格实例九:半球方体三维六面体结构化网格295 5.10网格实例十:托架三维六面体结构化网格303第6章综合实战案例一3126.1算例一:空调房间室内气流组织模拟3126.2算例二:管内流动的模拟3176.3算例三:外掠平板的流场与换热3296.4算例四:进气歧管的流动模拟3406.5算例五:渐缩渐扩管的无粘与可压缩流动模拟349 6.6算例六:模拟水箱的水波运动3586.7算例七:水平膜状沸腾3676.8算例八:机翼绕流可压缩流动的模拟3756.9算例九:利用欧拉模型解决搅拌器混合问题3846.10算例十:利用多相流混合模型和欧拉模型求解T形管流动3966.11算例十一:对固体燃料电池进行流体动力学模拟404第7章综合实战案例二4177.1算例十二:使用喷尿素法并利用选择性非催化还原法进行NOx模拟4177.3算例十三:使用混合物模型模拟质量和热量交换4247.4算例十四:使用用户自定义标量和用户自定义内存模拟电加热(欧姆加热)4307.5算例十五:顶盖驱动的腔体流动4417.6算例十六:引擎流场模拟4507.7算例十七:使用EBU(Eddy Break Up,涡破碎)模型模拟煤粉燃烧4697.8算例十八:多步焦炭反应模拟4837.9算例十九:利用EDC燃烧模型模拟扩散火焰4937.10算例二十:扩散射流火焰的PDF输运方程模型模拟5057.11算例二十一:模拟圆形通道的表面反应514第8章综合实战案例三5208.1算例二十二:模拟二维流化床的均匀流化作用5208.2算例二十三:液体燃料燃烧5258.3算例二十四:偏心环形管道的非牛顿流体流动模拟5378.4算例二十五:离心式鼓风机模拟5508.5算例二十六:圆柱绕流模拟5602012-01 FLUENT6.3流场分析从入门到精通周俊波等编著机械工业出版社第1章流体力学基础1.1 流体力学基本概念1.1.1 连续介质的概念1.1.2 流体的基本性质1.1.3 作用在流体上的力1.1.4 研究流体运动的方法1.2 流体运动的基本概念1.2.1 层流流动与紊流流动1.2.2 有旋流动与无旋流动1.2.3 声速与马赫数1.2.4 膨胀波与激波1.3 附面层理论1.3.1 附面层概念及附面层厚度1.3.2 附面层微分方程1.4 流体运动及换热的多维方程组1.4.1 物质导数1.4.2 不同形式的N-S方程1.4.3 能量方程与导热方程1.5 湍流模型第2章流体流动分析软件概述2.1 CFD软件简介2.1.1 CFD软件结构2.1.2 CFD软件的基本模型2.1.3 常用的CFD商用软件2.2 FLUENT软件简介2.2.1 FLUENT系列软件介绍2.2.2 FLUENT软件的结构及特点2.3 FLUENT6.3 软件包的安装及运行2.3.1 FLUENT6.3 软件包的安装2.3.2 FLUENT6.3 软件包的运行2.4 FLUENT6.3 的功能模块和分析过程2.4.1 FLUENT6.3 的功能模块2.4.2 FLUENT6.3 的分析过程第3章FLUENT6.3 的使用3.1.3 FLUENT6.3 的文本用户界面及Scheme表达式第4章网格生成软件GAMBIT4.3.1 三维直通管内的湍流模型与网格划分4.3.2 二维轴对称喷嘴模型与网格划分4.3.3 三维V形管道模型与网格划分4.3.4 二维搅拌模型与网格划分4.3.5 三维气体吸收塔模型与网格划分4.3.6 三管相贯模型与网格划分第5章Tecplot软件使用入门5.2 Tecplot软件绘图环境设置5.2.1 帧的创建和编辑5.2.2 网格和标尺的设定5.2.3 坐标系统5.3 Tecplot软件使用技巧5.3.3 三维视图显示5.4 Tecplot软件的数据格式5.4.1 Tecplot软件的数据层次5.4.2 多数据区域5.4.3 数据区域中的数据结构5.5 Tecplot软件对FLUENT软件的数据进行后处理5.5.1 Tecplot软件读取FLUENT软件的文件数据5.5.2 Tecplot软件后处理实例——三维弯管水流速度场模拟第6章UDF使用简介6.1.2 FLUENT软件中的网格拓扑6.1.3 FLUENT软件中的数据类型6.4 UDF应用实例——管道流动凝固过程第7章湍流模型模拟7.1.1 单方程模型7.1.2 标准k-模型7.1.3 重整化群k-模型7.1.4 可实现k-模型7.1.5 Reynolds应力模型7.1.6 大涡模拟7.2 湍流模型的设置7.3 湍流模型实例——瀑布流过圆柱形石块时的流场第8章多相流模型模拟8.1 FLUENT软件中的多相流模型8.3 多相流计算实例8.3.1 二维喷射流场模拟8.3.2 水油混合物T形管流动模拟第9章滑移网格模型模拟9.3 滑移网格实例分析——十字搅拌器流场模拟第10章动网格模型模拟10.3.1 二维实体入水模拟10.3.2 三维活塞在气缸中的运动模拟第11章物质运输和有限速率化学反应模型模拟11.1 有限速率化学反应11.2 燃烧模型11.3 组分传输和化学反应模型实例11.3.1 气体燃烧温度场模拟11.3.2 废气排放组分浓度模拟第12章并行计算12.1 开启并行求解器12.2 使用并行网络工作平台12.3 分割网格12.4 检测并提高并行性能第13章FLUENT6.3 综合应用实例13.1 二维三通管内流体的流动分析13.2 二维自然对流换热问题的分析13.3 喷嘴内气体流动分析2012-08 FLUENT基础入门与案例精通吴光中、宋婷婷、张毅电子工业出版社第1章FLUENT 14概述1.2.6 材料库1.7.2 使用Tecplot后处理第2章流体力学基础知识第3章计算流体力学基础3.1.1 从流体力学到CFD3.1.2 CFD的优势与劣势3.2 CFD的基础理论3.2.1 流体力学微分方程的数学性质3.2.2 离散方法3.2.3 湍流模型3.2.4 求解算法第4章ANSYS FLUENT的前后处理第5章经典算例——圆柱绕流5.1 物理模型简介5.2 小雷诺数下典型流场5.3 卡门涡街5.4 转捩与湍流5.4.1 转捩计算5.4.2 全湍流计算第6章辐射与自然对流模型第7章混合网格的应用第8章周期性流动模型第9章旋转参考系的应用第10章多孔介质模型第11章多参考系的应用第12章混合平面模型第13章多模块的应用13.1.1 FLUENT软件中的动网格模型13.1.2 FLUENT软件中的传热和辐射模型13.1.3 FLUENT软件中的气动噪声模型13.1.4 FLUENT软件中高精度的自由表面模型13.1.5 FLUENT软件中的离散相模型13.1.6 FLUENT软件中的欧拉多相流模型13.1.7 FLUENT软件中的混合分数多相流模型和空泡模型13.1.8 FLUENT软件中的湍流模型13.1.9 FLUENT软件中的化学反应模型13.2 PDF模型应用实例13.3 燃料电池应用第14章FLUENT多相流应用14.2 旋转镀膜14.3 湿蒸汽在拉瓦尔喷管中的凝结第15章UDF基础应用15.2 利用UDF自定义物性参数15.3 利用UDF求解多孔介质问题第16章飞行器气动计算应用16.3 ICEM CFD建模及网格划分第17章动网格高级应用17.2 水中落物第18章大涡模拟应用第19章并行计算19.2 并行计算实例第20章Tecplot后处理软件简介20.2 Tecplot后处理实例第21章FLUENT常见问题汇总21.1 常见原理与应用21.2 求解经验21.3 常见错误提示及其解决办法2013-01 FLUENT流体计算应用教程(第2版) 温正清华大学出版社第1章绪论第2章前处理方法介绍3章FLUENT基本模型及理论基础3.1 FLUENT物理模型综述3.1.1湍流模型3.1.2传热和辐射模型3.1.3欧拉多相流模型3.1.4离散相模型3.1.5混合分数多相流模型和空泡模型3.1.6气动噪声模型3.1.7高精度的自由表面模型3.1.8动网格模型3.2流体动力学理论基础3.2.1质量守恒方程3.2.2动量守恒方程3.2.3能量方程3.2.4湍流模型3.3传热学理论基础及应用3.3.1传热学控制方程3.3.2求解传热问题的基本步骤3.4辐射传热理论基础及应用3.4.1辐射传递方程3.4.2辐射模型类型设置过程3.4.3定义物质的辐射特性3.4.4辐射边界条件的设置3.4.5辐射模型的求解策略3.5化学反应模型基础及应用3.5.1化学反应模型理论3.5.2组分输运和化学反应问题的基本设置3.5.3定义混合物及其构成组分属性3.5.4定义组分的边界条件3.5.5化学混合和有限速率化学反应的求解步骤3.5.6输入CHEMKIN格式中的体积动力学机制3.6壁面表面化学反应和化学蒸汽沉积模型3.6.1表面组分和壁面表面化学反应理论基础3.6.2壁面表面化学反应模型的设置3.6.3 导入CHEMKIN格式的表面动力学机制3.7微粒表面化学反应模型3.7.1微粒表面化学反应模型理论基础3.7.2微粒表面化学反应模型的设置3.8 小结第4章FLUENT后处理4.1.1数据显示与文字报告的产生4.1.3流场函数的定义第5章FLUENT动网格应用5.2井火箭发射过程二维模拟5.3副油箱与飞机分离三维模拟第6章传热和辐射计算应用第7章FLUENT燃烧及化学反应应用一第8章FLUENT燃烧及化学反应应用二第9章FLUENT多相流应用第10章FLUENT经典实例2013-04 FLUENT14.0超级学习手册唐家鹏编著人民邮电出版社第1章流体力学与计算流体力学基础1第2章FLUENT软件介绍71第3章前处理方法99第4章后处理方法1334.1 FLUENT内置后处理方法1334.1.1 创建面1344.1.2 显示及着色处理1354.1.3 曲线绘制功能1404.1.4 通量报告和积分计算1414.2 WorkbenchCFD—Post通用后处理器1444.2.1 启动CFD—Post 1444.2.2 创建位置1454.2.3 颜色、渲染和视图1484.2.4 矢量图、云图及流线图的绘制1484.2.5 其他图形功能1494.2.6 变量列表与表达式列表1504.2.7 创建表格和图表1524.2.8 制作报告1554.2.9 动画制作1564.2.10 其他工具1574.2.11 多文件模式1574.3 Tecplot的用法158第5章FLUENT中常用的边界条件1805.3.1 用轮廓指定湍流参量1835.3.2 湍流参量的估算1835.4 FLUENT中常用的边界条件186 第6章导热问题的数值模拟2106.2 有内热源的导热问题的数值模拟2116.3 钢球非稳态冷却过程的数值模拟222第7章流体流动与传热的数值模拟2337.2 引射器内流场数值模拟2357.3 扇形教室空调通风的数值模拟2437.4 地埋管流固耦合换热的数值模拟2527.5 圆柱绕流流场的数值模拟2637.6 二维离心泵叶轮内流场数值模拟272第8章自然对流与辐射换热的数值模拟282 8.2 相连方腔内自然对流换热的数值模拟284 8.3 烟道内烟气对流辐射换热的数值模拟294第9章凝固和融化过程的数值模拟3089.1 凝固和融化模型概述3089.2 冰融化过程的数值模拟309第10章多相流模型的数值模拟31810.2 孔口自由出流的数值模拟32010.3 水中气泡上升过程的数值模拟33210.4 水流对沙滩冲刷过程的数值模拟34210.5 气穴现象的数值模拟353第11章离散相的数值模拟36311.2 引射器离散相流场的数值模拟36411.3 喷淋过程的数值模拟370第12章组分传输与气体燃烧的数值模拟380 12.2 室内甲醛污染物浓度的数值模拟38212.3 焦炉煤气燃烧的数值模拟390第13章动网格问题的数值模拟40213.2 两车交会过程的数值模拟40313.3 运动物体强制对流换热的数值模拟413 13.4 双叶轮旋转流场的数值模拟423第14章多孔介质内流动与换热的数值模拟434 14.2 多孔烧结矿内部流动换热的数值模拟435 14.3 三维多孔介质内部流动的数值模拟444。
基于FLUENT的90°圆形弯管内部流场分析
第3卷第1期 2008年1月
中国舰船研究 Chinese Journal of Ship Research
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1 040 mm,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P M’;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=208 mm, 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8.7 m/s,方向垂直于弯管的入口截面即Y一孑平面,温 度300 K。边界的出口条件:出口压力0 Pa。壁 面条件:固体壁面上采用无滑移条件。
3计算结果与分析
Jiang Shan Zhang Jing—wei Wu Chong-jitin Xu Qing Peng Wen—bo China Ship Development and Design Center,Wuhan 430064,China
FLUENT软件模拟管壳式换热器壳程三维流场
3 邓 琳, 女, 1974 年 9 月生, 助理工程师。 大连市, 116600。
结果与实际情况相符, 说明计算模型合适。 本 文利用 FLU EN T 软件进行的换热器壳程流场 三维数值模拟, 是对换热器数值研究的有益探 索。
参 考 文 献
1 Patankar S V , Sp ald ing D B. H eat exchanger design the2 o ry sou rce book. M CGRAW - H ILL Book Com p any, N ew Yo rk, 1974.
(收稿日期: 2005210220)
刘利平3 黄万年
(郑州大学化工学院)
摘 要 基于各向异性多孔介质与分布阻力模型、 修正 k - Ε模型和壁面函数法, 对普通管壳式换热器壳程流体的流动与传热, 利用 FLU EN T 软件进行了三维数 值模拟。计算了不同流体初速下, 管壳式换热器壳程的速度场、温度场和压力场, 计算结果与实际情况相符, 得到了有参考价值的结论。
图 6 流线图
(6) X Y 曲线 以初速为 10m s 进行计算, 分析管壳式换热器内流体压力的分布, 绘制 X Y 曲线。取 0102, - 012) , 构成的曲线变化如图 7 所 示。
图 7 压力分布图 (X Y 曲线)
取值 800 6 25
参数 换热管长度 mm 壳程进出口接管直径 mm 换热管直径 mm
取值 4000 300 57
113 GAM B IT 网格模型 (1) 确定求解器 选择用于进行 CFD 计 算的求解器, 为 F luen t F luen t5。 (2) 创建换热器模型及划分网格 利用 GAM B IT 创建管壳式换热器的网格模型[7], 即 根据表 1 的几何参数绘制出换热器几何体, 并 在 GAM B IT 中创建三维物理模型, 划分网格 的间距为 1mm。 (3) 定义边界类型 在此模型中的边界 类型有四种: 进口 (in let)、出口 (ou tlet)、管壁 (gw a ll) 以及壳壁 (qw a ll)。 (4) 输出网格文件 选择 F ile Expo rt M esh, 输入文件的路径和名称。 (5) 流体的物理参数 壳程介质为水。常 压; 流体初速分别取 0m s、 3m s、 5m s 及 10m s; 流体进口温度 360K, 流体出口温度 320K; 管壁温度 300K。 114 求解模型 (1) 建立求解模型 利用 F luen t 软件进行 数值模拟。求解的条件采用 Seg rega ted (非耦合 求解法)、 Im p licit (隐式算法)、3D (三维空间)、 Steady (定常流动)、A b so lu te (绝对速度)。 (2) 设置标准 k - Ε湍流模型 采用 k - Ε
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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。
对流动过程进行数值模拟
计算,并分析弯管的局部
损失。
图1 管路结构图
2)利用GAMBIT建立圆形弯管道计算模型
首先分别创建圆环和立方体并通过布尔交运算得到管道的弯头,然后再建立直管段来创建圆形玩管道,如图1所示。
设置边界层网格,如图2所示;划分面网格如图3所示;划分体网格如图4所示。
图2边界层网格图3入口端面网格图4管道网格图
3)利用FLUENT 3d求解器进行求解
首先启动FLUENT 3d求解器,读入网格文件;然后依次设置湍流模型、设置边界条件、
设置求解控制参数等等;最后设置残差监视器并设置最大迭代次数为100,经过58次迭代计算,残差达到收敛标准,残差监测曲线如图5所示。
图5残差监测曲线
4)利用FLUENT进行计算结果的后处理
⑪管道受到的水流作用力,沿X轴向和Y轴向的水流冲击力分别如图6和图7所示。
图6 沿X向作用力报告
图7沿X向作用力报告
⑫绘制压力分布云图和速度分布云图,如图8和图9所示.
图8 压力分布云图图9 速度分布云图
⑬显示速度矢量图
分别选择平面Z=0 和y=0的速度矢量图如图10和图11所示;并创建与YZ平面夹角为-45度的平面的速度矢量图,即为弯道截面上的速度矢量图,如图12所示。
⑭显示流体质点轨迹图,如图13所示。
图10 Z=0面的速度矢量图图11 y=0面的速度矢量图
图12 45度截面的速度矢量图图13 流体质点轨迹图
⑮弯头的阻力损失如图14所示。
图14弯头的阻力损失
由图10对话框可知,x=0和y=0平面上的面积加权平均压强分别为768.399Pa 和929.657Pa 。
⑯ 弯头的流动损失 (ⅰ)水头损失 929.657-768.399
0.016510009.81
p h g ρ∆=
==⨯mH 2O (ⅱ)弯头的局部损失系数 222229.810.0165
0.323312h gh v v g
ξ⨯⨯=
=== 4 结语
本文利用FLUENT 的三维流动的数值模拟计算功能,针对圆管弯头段的三维流动过程进行数值模拟计算,并分析计算出了弯管的局部损失。
通过对本经典实例的实际操作分析,使得我对FLUENT 软件的操作过程有了系统的掌握,对FLUENT 软件分析流体力学的优越性有了亲身的体会,并为今后的学习和解决复杂问题奠定了基础。
参考文献
[1] 韩占忠.王敬.兰小平 FLUENT 流体工程仿真计算实例与应用 2010. [2] 胡玉仙.基于FLUENT 软件的泵站进出水流道流动模拟研究. 2004. [3] 许承宣 工程流体力学 1998.。