管道流体仿真教程

两相流管道仿真教程

利用FLUENT对两相流管道内流场进行数值仿真，有如下步骤：

1，利用Gambit软件，打开软件界面如下图：

2，建立模型的几何文件：直接建体模型，如下图所示，管道圆柱形，长为5000mm，半径为500mm

3，划分边界层网格：设置边界层首层厚度为2mm，其增长比率为1.2，层数为4，选择边界层施加面为face2，即为管道圆柱面

4，划分体网格：对管道实体进行网格划分，可以直接对其进行体网格划分，选择管道实体volume.1，其他设置如下图所示，网格的Interval Size可以设置为10，点击Apply

划分出的管道体网格以及边界层网格如上图所示

5，设置入口边界条件，设置进口名称为Inlet，类型为速度进口，面为Face.1，具体设置如下图所示：

6，设置壁面边界条件：边界名称为Wall，类型为wall，面选择为face.2，如下图所示：

7，设置出口边界条件：名称为out，类型为自由出流边界outflow，面设置为face.2，如下所示：

8，输出网格文件：如下图所示

9，打开FLUENT软件，进行计算设置：首先设定单位为mm，如下图所示：

10，设置操作环境，操作压强为101325帕，设置重力加速度为Y向为-9.81 11，设置两相流模型：选取混合相模型，这里将固体颗粒相当做欧拉相进行研究，相数位2，如下图所示：

12，选择湍流模型，根据管道模拟的实际情况，选取S-A湍流模型13，设置仿真材料，定义液相材料为水，参数为默认

14，设置固体颗粒相计算材料，具体设置参数如下图所示：

得到的材料栏的设置情况为

15，对相进行设置，主相位水，选择材料为液态水，如下图所示：第二相为固体颗粒相，设置如下：

16，设置两相之间的相互作用，采用默认设置，如下图所示：

17，设置进口边界条件，如下图所示，类型为速度入口，此处也可以更改为其他的边界类型。注意此处的相定义的是混合相

设置速度入口边界如下，更改水力直径为1000mm，即为入口的直径值。18，设置主相的进口边界如下，相改为水

设置进口处主相水的速度矢量为0.5m/s，19，设置第二相的进口边界如下，相改为颗粒

对颗粒相的速度进口进行设置，速度值设置与液相一致，也为0.5m/s，另外要设置进口处的颗粒相的体积分数，体积分数为0.6，体积分数设置如下图所示：

20，出口边界条件设置。水力直径为1000mm，设置如下：

21，设置壁面边界条件。壁面粗糙度与粗糙高度均设为0.5

22，设置求解方案。压力-速度耦合方式采用SIMPLE算法，压力相采用标准离散，动量与湍动能采用二阶迎风格式，体积分数采用一阶迎风格式。

23，设置残差曲线监视器。

设置的参数如下，为了得到更为精确的结果，降低收敛绝对精度为0.0000001。

24，进行流场初始化。计算从流场入口开始，点击Initialize，得到的结果如下：

25，设置迭代步数。本例设置迭代1000即可

30，进行计算，观察迭代收敛曲线：

31，进行结果后处理：下图为出口处的速度矢量分布云图

下图为出口截面颗粒相的体积分数分布云图下图为出口处固液两相混合物密度分布图