fluent在喷管中的应用
Fluent分析一个例子
由于目前我尚未开始我的课题,下面我就利用fluent对空气在一个喷管内的流动做流场分析,fluent用的是有限体积法来进行计算仿真。
该喷管模型如下:这是一段缩放型喷管,空气在压力作用下从左端进入喷管,从右端出来。
进口的压力为1atm,出口的平均压力为0.843atm。
管直径为40 mm,长度为160mm。
图1 喷管示意图如上图所示,空气在一个大气压的作用下通过平均背压为0.843atm的缩放型喷管。
背压是以正弦波的规律变化的,即我要做的工作是在gambit中建立该喷管的二位模型,再利用fluent求解器计算喷管内的不定常流动。
首先,利用gambit建立二维喷管的计算模型。
模型如下图所示。
由于喷管是对称结构,因此先建立上半部分的模型。
图2 用gambit建立的喷管轮廓图建模完成以后,对各条边进行节点划分。
然后再创建结构化网格。
创建的结构化网格如下图所示。
图3 区域内的网格图网格划分完成以后,开始设置边界类型。
设置网格类型包括以下几个步骤:(1)确定进口边界类型;(2)确定出口边界类型;(3)确定固壁边界类型;(4)定义对称面。
以上工作都完成以后,要输出网格文件。
输出网格文件以后,再利用fluent进行喷管内流动的仿真计算。
利用fluent进行喷管内流动的仿真计算步骤如下:(1)读入网格文件,读入网格文件以后,将会在信息反馈窗口显示网格的有关信息,如果没有错误就可以继续进行,若有错误,要重新设定gambit中的网格。
(2)下面再检查网格,fluent将会对网格进行各种检查,并将结果在信息反馈窗口中显示出来,其中要特别注意最小体积一项,要确保为正数,否则无法计算。
(3)检查网格没有问题后,要显示网格。
由于显示的网格图形不是整体,而仅仅是图形的一半。
为了更好的显示网格图形,可以利用镜面反射功能,以对称面为镜面,进行对称反射并构成一个整体。
如下图所示:图4 整体区域的网格图(4)设置长度单位及压强单位,由于fluent默认的长度单位是m,要将单位改成mm;再重新设定压强的单位,定义压强的单位为大气压atm,它不是fluent 的默认单位,其默认单位为Pa。
拉伐尔喷管流动分析(gambit划分网格,fluent数值模拟)
喷管流动分析
一、分析目的
通过流体力学模拟软件,对喷管内的气体流动进行分析,得到其中的流场及激波情况
二、分析过程
(一)、模型建立及网格划分
1、首先在gambit中通过各关键点坐标画出模型
2、对各条线进行划分。
其中对左右两侧的线段采用一定的网格大小改变比例,以使近壁面网格加密;对上下表面分三段进行划分,以使网格均匀垂直
3、对整个面进行划分,如下图所示
4、网格质量分析如下图。
所有网格质量都在0.64以下(0为质量最好,1,为最差,一般要求网格质量都在0.75以下)
(二)fluent模拟
1、将上一步得到的网格文件导入,并设置显示方式
2、使用基于压力的求解器
3、设置使用的模型,包括能量模型与粘流模型。
下图为粘流模型的设置,使用k-omega双方程模型,以更好地模拟近壁面情况。
4、根据文献中的资料设置气体参数
5、设置边界条件,入口为30个大气压,3200K,出口设置为从0.5至1.5个大气压不等
6、设置计算方法
7、设置计算参数
8、设置监视器,以观察计算过程中的收敛情况
9、初始化并计算
10、从Graphics and Animations和Plots中得出结果图像
三、分析结果
1、压力云图
2、速度云图
3、马赫数
(1)出口0.9atm
(2)出口1.1atm
(3)出口2atm。
fluent喷管算例 -回复
fluent喷管算例-回复Fluent喷管算例Fluent喷管算例是流体力学中常见的一种计算流体力学问题,涉及到流体在喷管中的流动和喷射过程。
喷管是工程中常用的设备,广泛应用于冶金、石油化工、机械等行业。
通过进行Fluent喷管算例,可以通过计算流体力学的方法来分析和优化喷管的设计和性能,提高其工作效率。
一、介绍Fluent是一种流体动力学(CFD)软件,提供了一套全面的计算流体力学解决方案,可以模拟流体在任何几何形状中的流动行为。
Fluent喷管算例是其中的一个经典案例之一。
通过Fluent软件进行模拟,可以得到喷管内的流速、压力、温度等重要参数,从而得到流动特性和喷射性能。
二、喷管的流动模拟1. 几何建模:在Fluent中,首先需要进行喷管的几何建模。
可以通过CAD 软件或者Fluent提供的几何模型工具创建合适的几何形状,包括喷管的入口、出口以及管壁的几何特征。
2. 网格划分:接下来,需要对喷管进行网格划分。
网格划分是将几何模型离散化,划分为许多小的网格单元,以便进行流体流动方程的数值计算。
网格划分的精细程度会直接影响到计算结果的精确性和计算速度。
3. 流动边界条件设定:设定边界条件是模拟中的一个重要步骤。
在Fluent 中,需要设定入口边界和出口边界的条件,如入口流速、入口温度以及出口的压力。
此外,还需要设定管壁的摩擦条件和热传导条件。
4. 流场计算:在设定好流动边界条件后,使用Fluent进行流场计算。
Fluent软件采用有限体积法进行流体流动的数值计算,根据流体流动方程和边界条件,求解得到喷管内的流速、压力和温度分布。
5. 结果分析:流场计算完成后,可以进行结果的分析和后处理。
通过Fluent 提供的后处理功能,可以得到流场的可视化结果,如流线图、压力分布图和温度分布图。
同时,还可以通过Fluent提供的相关工具进行流量、速度和压力的统计分析。
三、喷射过程模拟与优化1. 喷射模拟:在得到流场的分布后,可以通过Fluent模拟喷射过程。
基于FLUENT的喷管引射器的流场分析
基于FLUENT的喷管引射器的流场分析摘要:锅炉自吸式取样器是一种不需要动力,自动取灰的装置,其关键部分为一个拉法尔喷管引射器。
对锅炉自吸式取样机的工作原理进行分析,建立了简化的物理模型,并利用Fluent 通用软件对引射器进行数值模拟,结果表明,该喷管引射器内流场压力与速度分布情况与实际相符,其值均在合理范围。
为锅炉自吸式取样器引射器的优化设计和现场调试提供了理论依据。
0 引言飞灰含碳量是电厂燃煤锅炉运行的主要技术经济指标之一,也是运行人员判断锅炉运行好坏和煤耗高低的一项重要指标,锅炉飞灰含碳量的大小直接影响锅炉效率。
锅炉自吸式取样器在一些电厂得到了应用,但目前很少有对喷管引射器流场数值模拟方面的研究。
本文在分析其引射原理的基础上,建立引射器的简化模型,模拟引射器的流场变化,研究了烟气流量的变化规律,为锅炉自吸式取样器引射器的优化设计和现场调试提供理论基础。
1 锅炉自吸式取样器工作原理锅炉自吸式取样器结构示意图如图1 所示。
被吸喷嘴连接到锅炉尾部烟道,尾部烟道内是负压,外界常压空气从缝隙流入混合室,在混合室内空气与锅炉烟气混合,然后进入扩散室,在扩散室中,压力经过速度转换一直升高到终压,最终混合气体进入旋风分离器,分离出锅炉烟灰。
图1-1 锅炉自吸式取样机结构示意图喷管引射器内部流场实际过程十分复杂,主要包括湍流造成的两种流体间的剪切、卷吸作用,以及烟气、空气混合过程中边界层与壁面间复杂的相互作用;再加上粘性干扰、分离涡、真实气体效应等物理现象,使得这一过程更加复杂,一般理论计算难以得出结果。
本论文忽略了烟气中烟灰对流场的影响,只进行流场的数值模拟。
2 模型建立以某锅炉厂的锅炉自吸式取样机为研究对象,建立了其物理模型,简化的物理模型如图2所示。
图2-1 碰嘴引射器的模型锅炉自吸式取样器引射器性能分析对于整个系统的设计和运行起着至关重要的作用。
尽管在实际工作中取样器内部流体成三维流动状态,但由于烟气与空气的热、质交换主要发生在喷嘴出口下游,且烟气相对于空气的入口速度较小、流动比较均匀。
FLUENT软件在矩形喷嘴射流流场中的可视化研究与应用
根据矩形射流的结构特点,在初步进行的实验研 究基础上作出下述假设:理想流体、不考虑能量方
安徽理工大学,硕士,讲师,研究方向为高压水射流。
88888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888
程、定常流动、不可压;控制方程的离散采用有限体 积法;流场计算方法采用基于非结构网格的 SIMPLE 算法;多项流模型:mixture。
ud H 176 ×1.3 ×10−3 = = 0.229 × 106 > 2 320 , 因为 ReDH = ν 1.0 × 10−6 所以流体为湍流。由于前混合磨料射流是砂水在混合 腔内充分混合后,再从喷嘴喷出,所以我们可以将磨 料水射流视为均质流。本实验取笛卡尔坐标系下坐标 轴 (x,y,z),把速度矢量分解为轴向速度 vx 、径向速 度 vy 和切向速度 vz,选用笛卡尔坐标系下 x 轴为喷嘴 轴心线、稳定流动、不可压缩流体的 NavierStokes 时 均方程作为控制方程,引入 Reynolds 平均法,采用 RNG 三维湍流模型[2]建立封闭控制方程组。
η = ( 2 Eij Eij ) 2
η0 = 4.377
k ε
Eij =
4 矩形射流流场的初值条件和边 界条件
设置 face14 的边界条件为速度进口条件 (velocity inlet),取名为 Inlet14。Velocity Magnitude:176;设 置 face1 边界条件为压力出口条件 (Pressure Outlet), 操作压力为 101 325 Pa ,测量压力为 0 Pa ;设置 face4、face12 边界条件为对称条件 (Symmetry);设置 f a c e 2 、f a c e 6 、f a c e 1 1 边界条件为压力远场条件 (Pressure Far-field)。
fluent喷管算例 -回复
fluent喷管算例-回复喷管算例是在流体力学领域中常用的数学模型,用于描述流体在喷管中的流动行为。
在这篇文章中,我们将以喷管算例为主题,详细讨论喷管算例的原理、应用和解题步骤。
喷管算例是用来研究在喷管内部流动的问题,主要涉及气体或液体在一定条件下通过喷管的压力、速度和流量等参数。
这些参数对于工程设计、流体控制和能源利用等方面都具有重要意义。
通过模拟喷管内部的流动变化,可以帮助工程师和研究人员预测和优化喷管的工作性能。
喷管算例的基本原理是利用连续性方程、动量方程和能量方程等数学关系,描述流体在喷管内部的运动过程。
根据这些方程,可以求解出流体的速度、压力和温度等参数分布。
为了简化计算,通常会做一些假设,如忽略摩擦损失、假设流体是可压缩的等。
这些假设能够在一定程度上简化问题,使得解题更加可行和高效。
喷管算例的应用广泛,涉及到不同领域的工程和科学研究。
例如,在航空航天工程中,喷管算例用于研究火箭喷管的工作原理和优化设计。
在涡轮机械中,喷管算例用于研究喷气涡轮发动机的燃烧与推力传递过程。
在核能利用中,喷管算例用于研究核反应堆及其相关设备的冷却与热效应。
在环境保护和能源开发中,喷管算例用于研究燃烧过程和污染物排放等问题。
解决喷管算例的步骤可以分为以下几个主要步骤。
首先,确定问题的边界条件和假设条件,包括入口条件、出口条件和流体的性质等。
其次,根据喷管几何形状和流体力学方程,建立喷管模型和相应的数学方程。
然后,采用数值方法或解析方法求解方程组,得到流体的速度、压力和温度等参数分布。
最后,对结果进行分析和对比,评估流体流动的特性和性能。
在喷管算例中,数值模拟方法是目前应用最广泛的解决方案。
这些方法主要包括有限差分法、有限元法、有限体积法和计算流体力学方法等。
这些方法通过将喷管内部的流动区域离散化成小的网格单元,利用数值逼近和迭代算法求解方程组,得到流体的分布信息。
数值模拟方法相对于解析方法具有灵活性和可操作性强的优点,可以处理复杂的流动问题和边界条件。
FLUENT系列资料5之蒸汽喷射器内的传热模拟
蒸汽喷射器内的传热模拟问题描述:该问题为一个蒸汽喷射器的内部流动和热量交换问题。
左侧进入的工作蒸汽12245Pa,下侧进入的引射流体压力为1360.5Pa,右侧出口的压力为6802.5Pa。
该问题中所说的压力皆为相对压力,蒸汽皆为饱和水蒸汽。
喷射器的结构如图1所示。
图1 喷射器结构图在本例中将利用FLUENT-2D的非耦合、隐式求解器,针对在喷射器内的定常流动进行求解。
在求解过程忠,还会利用FLUENT的网格优化功能对网格进行优化,使所得到的解更加可信。
本例涉及到:一、利用GAMBIT建立喷射器计算模型(1)在CAD中画出喷射器的图形(2)将CAD图形输出为*.sat的文件格式(3)用GAMBIT读入上面输出的*.sat文件(4)对各条边定义网格节点的分布,在面上创建网格(5)定义边界内型(6)为FLUENT5/6输出网格文件二、利用FLUENT-2D求解器进行求解(1)读入网格文件(2)确定长度单位:MM(3)确定流体材料及其物理属性(4)确定边界类型(5)计算初始化并设置监视器(6)使用非耦合、隐式求解器求解(7)利用图形显示方法观察流场与温度场一、前处理——用CAD画出喷射器结构图并导入GAMBIT中在CAD中按所给的尺寸画出喷射器的结构图,画完后输出为pensheqi.sat的文件(如图2所示)。
CAD中的操作:文件→输出…. 点击保存到你想保存到的文件夹中图2 输出数据对话框启动GAMBIT ,建立一个新的GAMBIT文件。
操作:File→NEW…此时出现的窗口如图3所示。
在ID右侧的文本框内填入:f:\文件夹名\pensheqi点击Accept后,即建立了一个新的文件。
图3 新文件对话框图4 导入CAD图形对话框第1步:确定求解器选择用于进行CFD计算的求解器。
操作:Solver→FLUENT5/6第2步:导入喷射器的结构图操作:File→Import→ACIS…点击Browse找到刚才从CAD中输出的pensheqi.sat文件,选中后点击Accept即可导入所需的图形。
fluent在喷管中的应用
Yves Marenghi AlliedSignal Engines Phoenix, Arizona
Copyright AlliedSignal Inc. 1999 All Rights Reserved
A Thrust Reverser Assists in Braking of the Aircraft by Reversing the Jet Engine Exhaust
Nacelle
Fan Ramp
Mixer Nozzle Bypass Hub
Rear Fuselage of the Airplane
Isometric View
CFD Analysis Can Help to Predict the Best Configuration for a Reverser Installation on a Specific Engine
(Photo courtesy NASA Marshall Center)
Benefits and CFD challenges
Nozzle flow adaptation. High efficiency.
Highly compressible flow. Complex flow structures. Low speed base regionhighly recirculating flow.
FLUENT
在喷管流动中的应用
喷管流场模拟的技术难点
¾复杂的几何外形(尤其需要考虑到喷管内流场时) ¾复杂的物理现象 气流掺混、卷吸、膨胀波系与压缩波系的相互干扰 ¾飞行器的工况往往有较大的变化(亚声速、跨声速与超声速) ¾计算量大(尤其在非定常计算时)
fluent喷管算例 -回复
fluent喷管算例-回复正如你所说,喷管是一种重要的工程工具,被广泛应用于各个领域,包括航空、能源、环境保护等。
在本文中,我将详细说明如何通过流畅的喷管设计来提高其性能,并介绍一些喷管算例。
首先,我们需要理解什么是喷管。
喷管是一种可以将流体以高速喷射出的装置,通常由一个喷嘴和一个扩散段组成。
喷嘴是一个狭窄的通道,能够将流体加速到高速;而扩散段则是一个逐渐扩大的通道,用于将高速流体转化为高压。
设计一个流畅的喷管的关键是最大化流体的速度,同时减小损失和阻力。
首先,我们需要考虑喷嘴的形状和尺寸。
通常,喷嘴的形状可以是圆锥形或二次曲线形。
圆锥形喷嘴能够更好地加速流体,而二次曲线喷嘴则能够更好地将流体聚集在一起,从而获得更高的速度。
在确定喷嘴形状后,我们需要进一步优化其尺寸。
喷嘴的尺寸决定了流体经过时的速度和流量。
过大的喷嘴会导致速度下降,从而减少喷管性能;而过小的喷嘴则会增加阻力,从而损失能量。
因此,为了实现最佳喷管性能,需要进行准确的尺寸计算。
为了进一步提高喷管性能,我们还需要考虑气体和流体的特性。
例如,在喷管中使用超音速流体可以大大提高性能。
超音速流体的速度超过声速,这意味着它们可以更快地传输能量。
此外,流体的密度、温度和压力也会对喷管性能产生影响。
了解喷管设计原理后,我们可以通过一些算例来体验这个过程。
例如,假设我们要设计一个用于火箭发动机的喷管。
我们首先需要计算所需的推力、质量流率和燃烧室参数。
然后,我们根据这些参数确定最佳的喷嘴形状和尺寸。
通过计算流体力学和热力学等相关指标,我们可以评估设计的性能,并对设计进行优化。
此外,在实际喷管设计中,我们还需要考虑一些其他因素,如材料选择和制造成本。
合适的材料可以提高喷管的耐久性和使用寿命,而合理的制造成本可以降低生产成本。
综上所述,设计一个高性能的喷管需要综合考虑多个因素,并进行准确的计算和优化。
流畅的喷管设计可以提高喷管的性能,并广泛应用于许多领域。
FLUENT喷雾模拟具体步骤
FLUENT喷雾模拟具体步骤1.建立几何模型:-首先,打开FLUENT仿真软件,在主界面上选择“模型”和“几何”选项。
-使用几何建模工具来绘制喷雾器的几何模型。
你可以选择使用软件内置的几何形状,也可以通过导入外部CAD文件来建立模型。
-确保几何模型包含了所有需要考虑的细节,例如喷嘴、喷孔、喷嘴口径等。
2.网格划分:-完成几何建模后,选择“模型”和“网格”选项,在几何模型上生成网格。
-选择合适的网格类型和划分参数,确保网格密度高、质量好,并适应仿真需求。
-在喷嘴周围的区域上细化网格,以捕捉小尺度的喷雾现象。
3.定义物理模型:-选择“模型”和“物理”选项,设定物理模型参数。
-根据喷雾器所使用的液体和气体类型,选择相应的物理模型。
-设定相关的边界条件,例如喷嘴进气边界、喷雾雾化边界等。
4.定义初始和边界条件:-选择“材料”选项,设定初始条件。
根据仿真需求,设定喷雾液体的初始体积分数、温度、密度等参数。
-选择“边界”选项,设定边界条件。
根据实际情况设定喷嘴进气速度、环境温度、压力等。
5.选择求解器和求解方法:-在主界面上选择“求解器”选项,选择合适的求解器。
对于喷雾模拟,通常选择较高阶的求解器以提高计算精度。
-根据需求设定求解方法参数,例如迭代次数、收敛标准等。
6.进行仿真计算:-在主界面上选择“求解”选项,进行仿真计算。
FLUENT将根据设定的模型和参数进行计算,并显示计算结果。
-根据计算结果,观察喷雾液滴的分布、大小、速度等信息,以及喷雾过程中的流场情况和变化。
7.分析结果:-在计算完成后,FLUENT会生成流场和液滴分布等仿真结果。
-使用后处理工具对仿真结果进行分析,例如绘制等值线图、矢量图,计算液滴直径分布、湍流能耗等物理量。
-深入分析喷雾过程中的现象和机制,验证模拟结果的准确性和可靠性。
8.优化模型和参数:-根据分析结果,对模型和参数进行优化。
例如,调整喷嘴形状、喷雾液体特性、喷嘴位置等,以获得更好的喷雾效果。
基于Fluent的水反应金属燃料发动机喷管流场分析
试 验 过程 中 , 反 应金 属燃 料发 动 机最重 要 的性 水
能指标 之 一—— 比冲 , 与期 望值 存在 一定 的差 距 。喷
管是火 箭 发动 机产 生 推力 的主要 部件 , 产生 推力 的 其
大 小 及 方 向 对 发 动 机 的 性 能 有 决 定 性 影 响 。 为 了 改
善 发动 机 的性能 , 高 其 比 冲值 , 择 通 过 优 化 喷管 提 选 结 构实 现 预期 目标 。Fu n 软 件 是 一 个 用 于 模 拟 和 let
反 应 的海水 受热 蒸 发 , 合 高压 气体 通过 发 动机 喷管 混 膨 胀做 功产 生推 力 , 而推 动水 下航 行体 前行 。水反 从 应 金属 燃料 发动 机 由于 应用 雷外 海水 作 为氧 化剂 , 比
( h sac n t ueo I Ha d n 0 6 2 C ia T e7 Ree rh Isi t fCSC, n a 5 0 7, h n ) 1 8 t
A b t ac : s r t
Op i zn t e tu t r o tr n z l t e a b lt o tr tmii g h sr c u e f mo o o ze, h c pa ii y f wa e /mea f e moo wa tl u l tr s
响规 律 , 优 化 设 计 了 最 佳 性 能 下 的水 反 应 金 属 燃 料 发 动 机 喷 管 结 构 。 试 验 结 果 表 明 , 化 后 的 水 反 应 金 属 燃 料 发 并 优 动 机 的性 能有 了 明 显 提 高 。
关 键 词 : 喷 管 ; let 流 场 Fun ;
李 维 维 ,赵 文 忠 , 小 平 赵
( 中国船舶 重 工 集 团公 司第七 一八研 究所 , 河北 邯郸 0 6 2 ) 507
Fluent验证案例44:喷管内超声速流动
Fluent验证案例44:喷管内超声速流动本验证案例计算收敛-扩散喷管内超声速流动。
参考文献:.H. Back, P.F. Massier, H.L.Gier. “Convective Heat Transfer in aConvergent-Divergent Nozzle”. Int. J.Heat Mass Transfer, Vol. 7, pp. 549-568,19641 案例描述本案例要计算的几何模型如图所示。
计算条件如表所示。
采用稳态计算,假设壁面温度为恒定,考虑模型的对称性,只计算3°几何。
2 Fluent计算•以3D、Double Precision模式启动Fluent2.1 General设置•双击模型树节点General,右侧面板中保持默认设置•点击Scale…或Check按钮检查计算域尺寸2.2 Models设置•右键选择模型树节点Models > Energy,点击弹出菜单项On,激活能量方程•鼠标双击模型树节点Models > Viscous,弹出的对话框中选择激活选项k-omega及SST以启用SST k-w湍流模型注:SST k-omega常用于这种对边界层计算需求非常高的场合。
2.3 Materials设置•鼠标双击模型树节点Materials > Fluid > air,弹出材料属性设置对话框•设置Density为ideal-gas,其他参数设置如下图所示2.4 Boundary Conditions1、inlet设置•鼠标双击模型树节点Boundary Condtions > inlet,弹出参数设置对话框•进入Momentum标签页,如下图所示设置Gauge Total Pressure为1e6 Pa,设置Supersonic/Initial Gauge Pressure为999900 Pa注:这里的表压需要认真对待,按实际情况填入表压。
基于FLUENT的吹雪车喷气管道气流场分析
基于FLUENT的吹雪车喷气管道气流场分析张积洪;刘端晓;刘继锋【摘要】Screw compressor is characterized with its exhaust stability,high exhaust pressure, quick exhaust flow and high exhaust temperatureAt present,considering the problems available on snow blower, a new snow blower with screw compressor being as gas source is designed.Accordingto the jetting air flow characteristics at air nozzle of the compressor and circular jet characteristics, a geometrical model for the air flow field of the pipes is established and meshed using fluid dynamics calculation software FLUENT, then numerical simulation for the field is carried out by adopting RNG-turbulence model,which provide reference for the design of snow blower and the rationality of design is verified,which results show that the snow blower designed could satisfy the operational requirements of blowing snow with its rational design.%螺杆压缩机具有排气稳定、排气压力高、排气流速高、排气温度高等特点,鉴于目前吹雪车采用存在问题,研究创新地将螺杆压缩机应用于吹雪车上作为吹雪车气源,采用流体动力学计算软件FLUENT根据压缩机喷气口喷射气流特性及圆形射流特点进行喷气连接管道气流场几何模型的建立和网格划分,采用RNG-湍流模型对吹雪车喷气管道气流场进行数值模拟,为吹雪车设计提供依据,对设计的合理性进行验证,结果表明吹雪车设计合理,满足吹雪作业要求.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】2页(P206-207)【关键词】吹雪车;FLUENT;压缩机;气流场【作者】张积洪;刘端晓;刘继锋【作者单位】中国民航大学航空自动化学院,天津300300;中国民航大学航空自动化学院,天津300300;武汉理工大学汽车工程学院,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言目前吹雪车主要有2 种:(1)由发动机带动鼓风机,吹冷风作业的吹雪车;(2)在载重汽车上安装一到两台喷气发动机,利用从发动机尾喷管喷出的大量高温、高速燃气,进行吹雪作业的吹雪车。
fluent喷管算例
fluent喷管算例
计算喷管内的流体流动是流体力学中的一个常见问题,我们可以使用FLUENT 软件进行模拟。
以下是一个基本的步骤概述:
1. 建立模型:使用 CAD 软件或其他合适的工具创建喷管的几何模型。
确保模型的准确性和完整性,包括入口、出口和内部几何形状。
2. 导入模型:将创建的几何模型导入到FLUENT 中。
可以使用FLUENT 提供的导入工具或相应的文件格式。
3. 定义网格:在FLUENT 中为喷管模型生成网格。
选择合适的网格类型和尺寸,以确保计算的准确性和效率。
4. 设置物理模型:根据实际情况,选择适当的物理模型来描述流体流动。
这可能包括流体的性质(如密度、粘度等)、流动类型(如层流或湍流)以及边界条件。
5. 定义边界条件:为喷管的入口和出口设置合适的边界条件。
这可能包括流速、压力、温度等。
6. 求解计算:运行FLUENT 求解器进行计算。
根据问题的复杂性和计算资源的可用性,选择合适的求解器和计算设置。
7. 结果分析:查看和分析计算得到的结果。
可以查看流速分布、压力分布、温度分布等,以及其他相关的物理量。
8. 结果后处理:对结果进行后处理和可视化。
可以使用FLUENT 提供的后处理工具或其他第三方可视化软件来展示和分析结果。
请注意,上述步骤提供了一个基本的概述,实际的计算过程可能会根据具体问题的复杂性和要求而有所不同。
此外,对于复杂的喷管问题,可能需要更多的工程知识和经验来正确设置和解释计算结果。
如果你有特定的喷管算例或需要更详细的帮助,请提供更多信息,我将尽力为你提供更具体的指导。
基于FLUENT模拟的扁管喷流研究
q=vAcosb*3600
其 中 ,v 为 孔 口 流 速 (m / s);A 为 孔 口 面 积 (m );b 为 孔 口 流速方向与孔轴线的夹角 。 测量孔口流速 v 和夹角 b 是测量试验的关键 。 本文采 用测量喷流总压的方法来得到喷流流速 。 考虑到喷孔直径 很小 , 为了精确测得喷口出口流速 , 本文使用细针头 ( 水平 ) 对准喷流孔 , 针头通过塑料管连接于注有清水的 U 形管压 力计一端 ,U 形管另一端与大气联通 ( 如图 9 所示 ) 。 如此 ,U 形管内液位的高度差就是孔口喷流总压与大气压的差值 。 而喷出孔口充分发展了的气流 , 其静压即为大气压 , 因此 ,U 形管内液位的高度差表征的实际上就是孔口喷流的动压 。 调整针头的位置与角度 , 观注 U 形管内液位高度差 , 当为最大值时则说明针头正对孔口喷流方向 , 记录此时液 位高度差 h, 以及针头与小孔轴线的夹角 b, 则 :
16
江 苏 航 空
JIANGSU AVIATION
其中 :|Ωij|= 姨ΩijΩij 且 Ωij= 1
2
鄣u 鄣 鄣x
j
j
- 鄣ui 鄣x j
;|S |= 姨2S S 鄣
ij
ij ij
且
鄣uj - 鄣ui 。 Sij= 1 2 鄣x j 鄣 x j Yv 是由于壁面阻挡与粘性阻尼引起的湍流粘性减少 项:
在初步计算的孔径基础上 , 根据图 10 中显示的实验 结果 , 对喷管上流量低于目标值的的孔口尺寸进行了大量 的渐次逼近的扩孔调整 。 最终 , 流量曲线如图 11 所示 , 各孔 口喷流流量保持在目标值附近 , 整体趋于均匀 。
5
结束语
本文探索了 使 用 FLUENT 软 件 对 扁 管 喷 流 进 行 数 值
fluent 验证算例题目
fluent 验证算例题目
FLUENT是一款流行的流体动力学软件,广泛应用于流体机械、热能、化工等领域。
在使用FLUENT进行数值模拟时,通常需要进行验证算例以验证模型的正确性和准确性。
以下是一些常见的FLUENT验证算例题目:
1. 圆管流动:计算流体在圆管内的流动特性,如速度分布、压力分布、湍流强度等。
可以改变流体的物理性质、圆管的尺寸和流动条件来验证模型的准确性和可靠性。
2. 自由流喷射:计算流体从喷嘴喷射出的流动特性,如射流扩散角、速度分布、湍流强度等。
可以通过改变喷嘴的尺寸、流体性质和喷射条件来验证模型的准确性和适用性。
3. 边界层流动:计算流体在物体表面形成的边界层流动特性,如速度分布、湍流强度、压力分布等。
可以改变物体的形状、流体的物理性质和流动条件来验证模型的准确性和可靠性。
4. 燃烧室流动:计算燃烧室内燃料的燃烧过程,如火焰传播速度、燃烧效率、温度分布等。
可以通过改变燃料性质、燃烧室尺寸和操作条件来验证模型的准确性和可靠性。
5. 流体机械内部流动:计算流体机械(如泵、涡轮机、压缩机等)内部的流动特性,如速度分布、压力分布、湍流强度等。
可以改变机械的尺寸、流体性质和操作条件来验证模型的准确性和可靠性。
这些验证算例题目可以根据具体情况进行修改和扩展,以适应不同的应用场景和需求。
通过对比实验数据和模拟结果,可以评估模型的准确性和可靠性,并进行必要的模型修正和改进。
拉伐尔喷管流动分析(gambit划分网格,fluent数值模拟)
喷管流动分析
一、分析目的
通过流体力学模拟软件,对喷管内的气体流动进行分析,得到其中的流场及激波情况
二、分析过程
(一)、模型建立及网格划分
1、首先在gambit中通过各关键点坐标画出模型
2、对各条线进行划分。
其中对左右两侧的线段采用一定的网格大小改变比例,以使近壁面网格加密;对上下表面分三段进行划分,以使网格均匀垂直
3、对整个面进行划分,如下图所示
4、网格质量分析如下图。
所有网格质量都在0.64以下(0为质量最好,1,为最差,一般要求网格质量都在0.75以下)
(二)fluent模拟
1、将上一步得到的网格文件导入,并设置显示方式
2、使用基于压力的求解器
3、设置使用的模型,包括能量模型与粘流模型。
下图为粘流模型的设置,使用k-omega双方程模型,以更好地模拟近壁面情况。
4、根据文献中的资料设置气体参数
5、设置边界条件,入口为30个大气压,3200K,出口设置为从0.5至1.5个大气压不等
6、设置计算方法
7、设置计算参数
8、设置监视器,以观察计算过程中的收敛情况
9、初始化并计算
10、从Graphics and Animations和Plots中得出结果图像
三、分析结果
1、压力云图
2、速度云图
3、马赫数
(1)出口0.9atm
(2)出口1.1atm
(3)出口2atm。
Fluent数值模拟学习汇报1
不同边界条件下同一时刻的压力分布(t=0.022276s) 不同边界条件下同一时刻的压力分布(t=0.022276s)
不同边界条件下同一时刻的速度分布(t=0.022276s) 不同边界条件下同一时刻的速度分布(t=0.022276s)
不同边界条件下同一时刻的压力分布(t=0.022994s) 不同边界条件下同一时刻的压力分布(t=0.022994s)
通过这个算例的计算, 通过这个算例的计算,掌握了建立通过喷管空气的瞬时流动 模型。 模型。学习了怎样将定常条件的结果作为非定常情况的初始 条件和怎样设置隐式时间步长计算的参数。 条件和怎样设置隐式时间步长计算的参数。 同时学会了如何保存文件和在计算瞬时流动过程中使用文件 自动保存功能保存解的信息的条件下对瞬时流动进行后处理。 自动保存功能保存解的信息的条件下对瞬时流动进行后处理。 最后,掌握了如何用FLUENT的动画工具创建数据并观看动 最后,掌握了如何用FLUENT的动画工具创建数据并观看动 FLUENT 画。
pexit (t ) = 0.12 sin(ω t ) + pexit
ω = 1748.8 rad / s , pexit = 0.7369 atm
ω 为时间步长的圆频率
pexit 为平均出口压强
喷管示意图
本例涉及到的操作 利用GAMBIT 利用GAMBIT建立二维喷管计算模型的建模过程 GAMBIT建立二维喷管计算模型的建模过程
改变边界条件
将边界条件改为空气在1 将边界条件改为空气在1个大气压的作用下通过平均背压 0.843atm的缩放型喷管 的缩放型喷管。 为0.843atm的缩放型喷管。 喷管几何条件不变。 喷管几何条件不变。 背压正弦波的形式和参数不变。 背压正弦波的形式和参数不变。
基于FLUENT的不同喷管形状喷流噪声分析
关键 词 : 发动机 ; 尾喷 口形状 ; 噪声 ; F L U E N T 中图分 类号 : V 2 3 1 . 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 1 . 6 5 4 X( 2 0 1 3 ) 0 3 . 0 0 4 1 . 0 4
No i s e An a l y s i s o f Di fe r e n t Op e n i ng No z z l e Mo d e l Ba s e d o n FLUENT
蒋 峰, 马建敏
( 复旦 大学 力 学 与工程 科 学系 , 上海 2 0 0 4 3 3 )
摘 要: 通过 简化 发动机喷 口模 型, 研究喷 管的喷 口形状 改变后 对喷气噪声的影响 , 针 对三种模 型, 即普 通、 三 角形
锯 齿以及半 圆形锯齿喷 管, 通过 F L U E N T软件 进行计算分析 , 并将 计算得到的流场 以及监测 点的声压级进 行比较 , 结果表 明 , 锯 齿形尾 喷 口形状对 降低排 气噪 声较 为理 想, 在 最小程度 影响 出口速度 的情 况下 能减 少排 气噪声 2~
口真 实工况 。
本 文针 对航 空发 动 机 的高速 喷流 产 生 的噪声 进 行 研究 , 通过 更 改 喷 管 开 口形 状 以 分 析 其 降 噪 效 果 … 。 对 于规 则 喷管轴 对 称 高 速 喷 流 的噪 声 声 压 级 , 可 以通 过 经 验公式 ( 1 ) 进行 预 估 。
Ke y wo r d s: e ng i n e; t a i l i n g s po u t ; n o i s e; F LUENT
引言
涡扇 发 动机 由 于具 有 许 多 优 点 , 已被 广 泛 应 用 于
拉瓦尔喷管FLUENT模拟
一收缩-扩张喷管实例1.1问题描述本节内容主要依托收缩-扩张喷管内的流动计算展开。
喷管外形如图1-1所示,A 为沿轴圆形截面面积,喷管的外形尺寸满足如下条件(单位:m):21.0x A +=5.05.0<<-x 计算求解时可以将模型琪简化为二维轴对称问题,边界条件为:入口压力P m =101325Pa,入口总温T i0=300K,出口静压P 0=3738.9Pa。
图1-1喷管几何示意图1.2创建几何模型(1)设定工作目录File→Change Working Dir,选择文件存储路径。
(2)创建Point,如图1-2所示。
Step 1通过输入坐标的方法创建P_1、P_2。
选择Geometry 标签栏中的,单击,选择Create 1point(创建一个点),输入P_1的坐标,单击Apply 按钮确定,如图1-3所示。
P_2创建方法与之相似,坐标为(0.5,0,0)。
Step 2创建点集3。
因为横截面积为21.0x A +=,因此沿X 轴方向半径的函数为:5.02]/)1.0[()( x x R +=。
单击,在Explicit Locations 下拉菜单中选择Create Multiple points,按照如图1-4所示输入数据,单击Apply 按钮确定。
单击Apply 按钮确定。
图1-3创建P_1图1-4创建点集3(3)创建Curve,如图1-5所示。
图1-5创建Curve结果图Step1选择Geometry标签栏,单击创建Curve。
如图1-6所示,单击,再单击,依次选择点集3中的各点连成曲线,创建C_4。
Step2采用Step1的方法创建其余三条Curve。
(4)定义Part。
ICEM中定义Part的名称将会是导出网格后边界的名称,可以简化在求解器中定义边界条件的过程。
同时在非结构化网格生成过程中,合理定义Part还便于定义网格尺寸。
Part中的元素可以是Point、Curve、Surface,也可以是Block 或网格。
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1/4 of the Reverser + Farfield
T/R Beams
Aft Looking Forward View of Deployed Doors
Boundary Conditions
Symmetry Planes
Bypass Duct Pressure Inlet Cold Flow
CTR Transition Duct
Problem Description
Studied experimentally by Davis and Gessner (1992) Computed by Demuren(1993), Sotiropoulos and Patel (1994,1995) Low Mach-number flow, ReD = 39,000 The cross-section changes from a circle to rectangle. The salient features are the pressure-driven secondary flow and stream-wise vortices.
FLUENT
在喷管流动中的应用
喷管流场模拟的技术难点
¾复杂的几何外形(尤其需要考虑到喷管内流场时) ¾复杂的物理现象 气流掺混、卷吸、膨胀波系与压缩波系的相互干扰 ¾飞行器的工况往往有较大的变化(亚声速、跨声速与超声速) ¾计算量大(尤其在非定常计算时)
要求CFD软件具有如下特点:
•与CAD软件有很好的接口 •多种算法 •适应于射流场的物理模型 •高性能并行技术
− ∇p Vector plot on the
duct wall
Taken from Davis and Gessner (1992)
CTR Transition Duct
Mesh
64,200-cell hex mesh
195,000-cell adapted mesh
CTR Transition Duct
Thrust Reverser in Deployed Mode
Thrust Reverser Geometry Kicker Plate Door Struts Trust Reverser Doors Actuator Seal Compressor Actuator Fan Ramp Seal Side Beams Nozzle Centerbody Bypass Shroud
Core Duct Pressure Inlet Hot Flow
• Farfield Controlled By Pressure Outlet Boundary Conditions
Calculation of Forces Created by the Engine/Thrust Reverser System Is Based on Newton‘s Second Law of Motion
Parametric study of the Reverser Can Predict a Decrease or an Increase of :
- Discharge Coefficient, Cd. - Thrust Coefficient, Cf. - Door Temperatures. - Loads on the Doors in Reverse Mode. - Reverse Thrust Force.
矩形射流温度场
矩形射流温度场切片图
发射管内马赫数分布 (总压 28 MPa )
八喷管射流CO2组分分布
八喷管射流马赫数分布
八喷管射流温度分布
FLUENT COMPUTATIONS OF PLUG NOZZLES
Fluent Inc. Lebanon NH.
Application
X-33 SSTO Vehicle
(Photo courtesy NASA Marshall Center)
Benefits and CFD challenges
Nozzle flow adaptation. High efficiency.
Highly compressible flow. Complex flow structures. Low speed base regionhighly recirculating flow.
Fluent Users’ Group Meeting May, 1999
Yves Marenghi AlliedSignal Engines Phoenix, Arizona
Copyright AlliedSignal Inc. 1999 All Rights Reserved
A Thrust Reverser Assists in Braking of the Aircraft by Reversing the Jet Engine Exhaust
Station 6
Station 6
CTR Traቤተ መጻሕፍቲ ባይዱsition Duct
Mean Velocity & Vorticity Fields
Station 5
Ω x R Ub
Station 5
U Ub
Station 6
Ω x R Ub
Station 6
U Ub
CTR Transition Duct
喷管对称面上速度分布 (Pout=0.1MPa)
喷管对称面上速度矢量图分布 (Pout= 0.1MPa)
喷管对称面上速度矢量图分布 (Pout= 0.1MPa)
喷管中心线上压力分布 (Pout= 0.1MPa)
斜切喷管
出口面上压力分布(背压100000Pa)
对称面上压力分布(背压 10000Pa)
Normal Stresses
Station 5 Station 5
u
2
v2
Station 6
Station 6
u2
v2
CTR Transition Duct
Shear Stresses
Station 5 Station 5
uv
uw
Station 6
Station 6
uv
uw
Transonic Flow Over a 2-D Bump
ε ≅ P = −u′v′
Exit
¾
∂U ∂y
Mass-conserving extrapolation Wall functions
Wall
¾
CTR Transition Duct
Results - Pressure and Skin-Friction
Station 5 Station 5
Boundary Conditions
Typical Boundary Conditions setup.
Plug Nozzle Computation
Mach Contours.
Linear Aerospike Nozzle
Mach Contours.
Comparison With Experiment.
Creation of the Model Surface in CATIA
Boundary Surface Creation in PATRAN
Surface Mesh Creation in PATRAN
Interior Mesh Creation in TGRID
CFD in Fluent
Standard Day Sea Level Static Condition Analyzed
• Two Test Points Were Analyzed - Fan Pressure Ratio = Core Pressure Ratio =1.2 - FPR=CPR=1.5 • 1/4 of the Reverser Was Analyzed • Model Size Varies Depending on Configuration 700,000< Model Size <800,000 Cells • Turbulence Model : k-ε realizable • Solver Utilized : Coupled Implicit Solver
Mach Number distribution downstream of the exit.
Base Pressure Distribution
Coupled versus Segregated solvers.
Aerodynamic Evaluation of Thrust Reverser Designs for Business Aviation Aircraft
Structured Vs. Unstructured
Unstructured hexahedral mesh (used in this study)
O-type structured mesh (used by others*)
Polar singularity
Highly skewed mesh
Nacelle
Fan Ramp
Mixer Nozzle Bypass Hub
Rear Fuselage of the Airplane
Isometric View
CFD Analysis Can Help to Predict the Best Configuration for a Reverser Installation on a Specific Engine