fluent的一个实例(波浪管道的内部流动模拟).
fluent管道内气流两相冲刷模拟_图文(精)
与切应力(b分布
3.2烟气速度对冲刷磨损的影响
不同烟气速度时的磨损量见图4a。切应力见图4b。从图4a可以看出,随着烟气速度增加.管道的最大磨损量与平均磨损量都增加。最大磨损量随烟气流速增加反映了烟气流动紊乱程度的影响。湍动更加严重,增加了颗粒与壁面碰撞的几率:而平均磨损量的变化相对较小。这主要是由于烟气对管道的冲刷主要集中在入1:3处。对于整段管道而言,平均磨损量比最大磨损量小得多。从图4b可以看出。随着烟气速度的增加,固体颗粒对管道材料产生的最大切应力与平均切应力都增加。最大切应力的增加表明与腐蚀形成的耦合交互作用逐渐增大。当烟气速度介于5—25m/s时,最大切应力增加的速度恒定:当烟气速度介于25~30m/s时,最大切应力出现较显著变化。而在整个烟气速度范围内,平均切应力相对变化较小。
万方数据
万方数据
2011年第1期张义等:管道内气固两相流冲刷磨损特性数值模拟13
由于湍流对颗粒存在扩散作用,因此采用随机轨道模型。此时,式(1和式(2中的烟气速度按下式计算
U=U+U’(3式中i为流体的时均速度。Ut为流体的随机脉动速度。
采用随机游走模型确定U’.对Standard k-6模型有:
拈f俘(4式中k为湍流动能,f为服从正态分布的随机数。
k一
(upsincxo匹
×(叩一专u峰osma产(7
I J~
当口>Or0时
E:.rnp(u￡cos2cx-C2(upsino为颗粒质量,C。、c2为与材料性质等有关的系数,比为冲刷磨损临界速度,痂为切削磨损模型的临界角度,岛、占D分别为材料表面产生单位切削和变形失重时吸收的能量。
运动颗粒和壁面碰撞过程中。存在能量损失和转化,因而反弹速度低于入射速度。不同性质材料的壁面碰转系数也不同。Forder等[101对AISI4130钢在固体颗粒冲击时的速度变化进行了研究,得到了恢复系数与颗粒冲击角的关系式:
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。
FLUENT动网格-圆柱体在管道内运动模拟
FLUENT动网格应用——圆柱体在管道内
运动流场模拟
通过非结构网格的拉伸和重划，能够模拟固态边界的变形和运动，对于弹丸外流场以及汽车迎风流场这种条件，可以通过迎面来流速度相对模拟物体运动，但是对于计算域中含有静态固体边界的运动状态，还是需要通过动网格方法来模拟物体运动。
这里给出一个圆柱体在高速运动的流场模拟案例，以进行非结构动网格的应用和学习，上图中圆管静止，圆柱体以10m/s的速度在管内运动。
（本人比较恋旧，这里采用FLUENT15.0进行模拟计算）。
fluent流体仿真实例
fluent流体仿真实例引言流体力学是研究物质的流动规律和力学性质的学科，而流体仿真则是在计算机环境下利用数值方法模拟流体力学过程的过程。
在流体力学研究和工程实践中，流体仿真已经成为一种非常重要的工具。
本文将探讨使用fluent软件进行流体仿真的实例，介绍其基本原理和应用。
什么是fluent？fluent是一种流体仿真计算软件，它被广泛应用于工业和学术研究领域。
fluent可以对不同类型的流体动力学问题进行建模和仿真，如空气动力学、燃烧和热传导等。
fluent是一款功能强大且易于使用的软件，能够提供准确可靠的流体力学仿真结果。
流体仿真的基本原理流体仿真建立在基本的流体力学原理之上，通过数值方法对流体的运动进行模拟和计算。
主要包括以下几个步骤：1. 建立几何模型在进行流体仿真之前，需要首先建立几何模型。
几何模型描述了流体领域的形状和结构，可以通过计算机辅助设计（CAD）软件进行建模。
常见的几何模型包括管道、汽车外形和飞机翼型等。
2. 网格划分网格划分是流体仿真中的关键步骤，它将流体区域分割为有限数量的小单元，称为网格。
不同的网格划分方式会对仿真结果产生影响，因此需要根据具体问题选择合适的网格划分方法。
3. 设置边界条件边界条件是仿真过程中的约束条件，描述了流场在模型边界上的行为。
根据具体问题，可以设置流体速度、压力和温度等边界条件。
4. 数值求解数值求解是流体仿真的核心步骤，通过数值方法对流体的运动进行模拟和计算。
常用的数值方法包括有限体积法和有限元法等。
5. 结果分析仿真计算完成后，需要对结果进行分析和后处理。
常见的后处理操作包括生成流线图、压力分布图和速度矢量图等。
一个fluent流体仿真实例为了更好地理解fluent的应用，我们以空气动力学为例进行一个流体仿真实例。
1. 几何模型建立假设我们要研究一辆汽车在高速行驶时的空气动力学性能。
首先需要在CAD软件中建立汽车外形的几何模型，包括汽车的车身、车轮和尾翼等。
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流体仿真实例
fluent流体仿真实例Fluent是一种流体仿真软件，它广泛用于研究和优化各种流体系统。
本文将介绍Fluent的基本工作原理，并以一个实例为例说明如何使用Fluent进行流体仿真。
首先，Fluent采用有限体积法来解决流体问题。
这种方法将流体域划分为许多小的控制体积，并在每个体积中计算流体的平均速度、压力和温度。
然后，通过在体积之间应用质量和动量守恒方程以及其他物理方程来求解流体行为。
最后，Fluent通过计算流场中的速度、压力和温度分布来描绘流体的行为。
为了演示Fluent的用途，我们将以水的流动为例说明如何使用它进行流体仿真。
我们考虑一个具有弯曲管道的水流系统。
假设管道入口处是一个稳定的水流，出口处是一个自由表面，即水流向大气中自由流动。
我们想研究如何通过改变管道形状和入口速度来优化整个系统。
首先，我们需要使用CAD软件绘制出整个系统的几何形状，并将其导入到Fluent中。
然后，我们需要定义出入口处的水流速度和出口处自由表面的边界条件。
这些边界条件将告诉Fluent在哪里应该施加水流速度和处理自由表面的行为。
接下来，我们需要在Fluent中定义数值方法和物理模型。
对于数值方法，我们可以选择不同的离散化方法和求解器，以达到速度和精度的平衡。
对于物理模型，我们需要考虑水的流动特性，包括湍流、速度分布、压力分布等。
这将有助于我们更准确地预测水流的行为，并优化我们的设计。
最后，我们可以开始运行Fluent并分析结果。
Fluent将生成一个包括速度、压力和温度分布的二维或三维图像。
我们可以通过这些图像来研究水流的行为，并探索如何通过改变管道形状和入口速度来优化整个系统。
例如，我们可以通过改变管道半径和斜率来优化水流速度和压力分布。
总之，Fluent是一种广泛使用的流体仿真软件，它可以帮助我们更好地理解和优化各种流体系统。
通过使用Fluent，我们可以确定管道的最佳形状和入口速度，以确保流体系统的最佳性能。
FLUENT模拟泵内部流动的设置教程
FLUENT模拟泵内部流动的设置教程本教程以泵内定常流动数值模拟为例，详细讲述了如何应用FLUENT进行泵内流计算以及如何应用FLUENT进行简单的后处理。
基本步骤：1、启动FLUENT，选择3d求解器。
2、读入网格（×.msh）；3、检查网格，确保最小体积为正，选择grid→check菜单；4、缩放网格；5、光顺/交换网格；6、求解器设置；7、设置计算模型；8、设置运行环境，对于离心泵数值模拟一般不考虑重力；9、设置转速单位；10、定义材料，也可以进行自定义材料；11、定义边界条件；12、设置交界面；13、设置求解参数；14、监视残差；15、初始化流场；16、保存case文件；17、开始迭代计算；18、FLUENT后处理。
1、启动FLUENT，选择3d求解器。
启动后FLUENT界面如下图所示：2、读入网格（×.msh），选择file→read→case菜单；3、检查网格，确保最小体积为正，选择grid→check菜单。
Check无误后才可以进行下面的操作。
4、缩放网格，选择grid→scale菜单，弹出下图的对话框，直接输入Scale Factors点击Scale即可，一般缩小1000倍到毫米。
由于FLUENT默认的单位是米，所以必须进行网格缩放。
5、光顺/交换网格，选择grid→smooth/swap菜单，进入下面的界面；先点击Smooth，然后点击Swap直至Number Swapped为0。
6、求解器设置，选择define→models→solver菜单，进入求解器设置界面，如下图所示。
一般定常求解设置为分离求解器、隐式算法、三维空间、稳态流动、绝对速度、压力梯度为单元压力梯度计算；7、设置计算模型，选择define→models→viscous菜单，弹出湍流模型选择对话框。
一般选用标准k-ε模型，进入k-ε模型设置界面，一般保持默认即可；8、设置运行环境，选择define→operating condition菜单，弹出下面的对话框。
管道的流体仿真教程
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500mm3，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：如下图所示：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-9.8111，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。
fluent螺旋管仿真实例
fluent螺旋管仿真实例
FLUENT是一款流行的流体动力学仿真软件，可以用于模拟和分析各种复杂的流体流动和传热问题。
螺旋管是一种常见的管道形状，其几何形状和流动特性都比较复杂。
下面是一个使用FLUENT进行螺旋管仿真的简单步骤：
1. 建立模型：首先需要在CAD软件中创建螺旋管的几何模型，并将其导入到FLUENT中。
2. 网格化：在FLUENT中，需要对模型进行网格化，即将几何形状离散化为一系列小的单元格。
可以使用FLUENT自带的网格化工具，也可以使用其他专业的网格化软件。
3. 设置边界条件：根据实际情况，设置入口和出口的边界条件，如速度、压力、温度等。
4. 选择求解器：FLUENT有多种求解器，如压力求解器、速度求解器等，根据需要选择合适的求解器。
5. 设置材料属性：设置流体的物理属性，如密度、粘度等。
6. 求解：运行仿真，等待求解完成。
7. 后处理：查看和分析仿真结果，如速度场、压力场、温度场等。
以上是一个基本的流程，具体操作需要根据实际情况进行调整。
另外，由于螺旋管的几何形状和流动特性都比较复杂，可能需要较高的计算资源和较长的计算时间。
因此，在仿真之前，需要进行充分的优化和准备。
基于FLUENT的二维数值波浪水槽研究
基于FLUENT的二维数值波浪水槽研究一、本文概述随着计算流体力学（CFD）技术的快速发展，其在海洋工程、船舶设计、水利水电工程等领域的应用日益广泛。
FLUENT作为一款功能强大的CFD软件，以其灵活的求解器、丰富的物理模型库和强大的后处理功能，受到了广大研究者和工程师的青睐。
数值波浪水槽作为模拟波浪现象的重要工具，对于研究波浪与结构物的相互作用、评估海洋工程结构的稳定性和安全性具有重要意义。
本文旨在利用FLUENT软件建立一个二维数值波浪水槽模型，通过模拟波浪的生成、传播和衰减过程，分析波浪的基本特性。
文章首先介绍了数值波浪水槽的基本原理和FLUENT软件在波浪模拟中的应用，然后详细阐述了二维数值波浪水槽模型的建立过程，包括控制方程的选择、边界条件的设定、网格的生成与优化等。
在此基础上，通过对不同工况下的波浪进行模拟，分析了波浪高度、波长、波速等关键参数的变化规律，并与理论值进行了对比验证。
本文的研究不仅有助于深入理解波浪的传播规律和结构物在波浪作用下的动力响应，还可为相关领域的工程设计和科学研究提供有价值的参考。
通过不断优化数值模型，有望提高波浪模拟的准确性和效率，为推动CFD技术在海洋工程领域的应用提供有力支持。
二、FLUENT软件及其在波浪水槽模拟中的应用FLUENT是一款功能强大的流体动力学仿真软件，广泛应用于各种流体流动、热传导和化学反应等领域的模拟研究。
该软件采用基于有限体积法的数值解法，可以精确地求解流体动力学方程，包括连续性方程、动量方程和能量方程等。
FLUENT还提供了丰富的物理模型库和用户自定义模型的功能，使得用户可以根据实际需求选择合适的模型进行模拟。
在波浪水槽模拟中，FLUENT软件的应用主要体现在以下几个方面：波浪生成与模拟：通过设定特定的边界条件和初始条件，FLUENT 可以模拟出不同波形、波高和周期的波浪。
例如，通过设定造波机的运动规律，可以模拟出规则波或不规则波的生成和传播过程。
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。
Fluent二维波浪模拟教程
Fluent二维波浪模拟教程Tutorial10.Simulation of Wave Generation in a TankIntroductionThe purpose of this tutorial is to illustrate the setup and solution of the2D laminar?uid ?ow in a tank with oscillating motion of a wall.The oscillating motion of a wall can generate waves in a tank partially?lled with a liquid and open to atmosphere.Smooth waves can be generated by setting appropriate frequency and amplitude.One of the tank walls is moved to and fro by specifying a sinusoidal motion.In this tutorial you will learn how to:Read an existing mesh?le in FLUENT.Check the grid for dimensions and quality.Add new?uid in the materials list.Set up a multiphase?ow problem.Use the dynamic mesh model.Set up an animation using Execute Commands panel.PrerequisitesThis tutorial assumes that you have little experience with FLUENT but are familiar with the interface.Problem DescriptionIn this tutorial,we consider a rectangular tank with a length(L)of15m and width(W) of0.8m(Figure10.1).The left wall is assigned a motion with sinusoidal time variation.The top wall is open to atmosphere and thus maintained at atmospheric pressure.The ?ow is assumed to be laminar.Simulation of Wave Generation in a TankFigure10.1:Problem SchematicPreparation1.Copy the mesh?le,wave.msh and libudf folder to your working directory.2.Start the2D double precision solver of FLUENT.Setup and SolutionStep1:Grid1.Read the grid?le,wave.msh.File?→Read?→Case...FLUENT will read the mesh?le and report the progress in the console window.2.Check the grid.Grid?→CheckThis procedure checks the integrity of the mesh.Make sure the reported minimumvolume is a positive number.3.Check the scale of the grid.Grid?→Scale...Simulation of Wave Generation in a Tank Check the domainextents to see if they correspond to the actual physical dimensions.If not,the grid has to be scaled with proper units.4.Display the grid(Figure10.2).Display?→Grid...(a)Click Colors....The Grid Colors panel opens.i.Under Options,enable Color by ID.ii.Click Close.(b)In the Grid Display panel,click Display(c)Zoom in near the moving-wall(Figure10.3). Simulation of Wave Generation in a TankFigure10.2:Grid DisplayFigure10.3:Grid Display(Close-up of moving-wall) Simulation of Wave Generation in a TankStep2:Models1.Specify the solver settings.De?ne?→Models?→Solver...(a)Under Time,enable Unsteady(b)Under Transient Controls,enable Non-Iterative Time Advancement.(c)Click OK.2.Enable VOF multiphase model.De?ne?→Models?→Multiphase...Simulation of Wave Generation in a Tank(a)Under Model,enable Volume of Fluid.The panel expands to show the other settings related to VOF model.Retainthe other settings as default.(b)Click OK.Step3:MaterialsDe?ne?→Materials...1.Add liquid water to the list of?uid materials by copying it from the materialsdatabase.Simulation of Wave Generation in a Tank(a)Click Fluent Database....Fluent Database Materials panel opens.Simulation of Wave Generation in a Tanki.Select water-liquid(h2o)from the Fluent Fluid Materials list. Scroll down to view water-liquid.ii.Click Copy and close the panel.(b)Click Change/Create and close the panel.Step4:PhasesDe?ne?→Phases...1.Set air as primary phase and water as secondary phase.(a)Under Phase,select phase-1.The Type will be shown as primary-phase.(b)Click Set....i.Change Name to air.ii.Select air in the Phase Material drop-down list.iii.Click OK.(c)Similarly,change the Name of phase-2to water and set its Type to water-liquid.(d)Close the Phases panel.Simulation of Wave Generation in a TankStep5:Operating ConditionsDe?ne?→Operating Conditions...1.Set the gravitational acceleration.(a)Enable Gravity.(b)Under Gravitational Acceleration,set Y to-9.81m/s2.As the tank bottom is perpendicular to Y axis,gravity points in the negativeY direction.2.Set the operating density.(a)Under Variable-Density Parameters,enable Speci?ed Operating Density.(b)Retain the default density of1.225kg/m3.Set the operating density to the density of the lighter phase.This excludesthe build-up of hydrostatic pressure within the lighter phase,improving theround-o?accuracy for the momentum balance.3.Set the reference pressure location.(a)Under Reference Pressure Location,retain the default value of zero for both Xand Y.This location corresponds to a region where the?uid willalways be100%ofone of the phases(water).If it is not,it is recommended to change the regionto a appropriate location where the pressure value does not change much overtime.This condition is essential for smooth and rapid convergence.4.Click OK to accept the settings and close the panel.Simulation of Wave Generation in a TankStep6:Boundary ConditionsFLUENT maintains zero velocity condition on all the walls.Also,the pressure condition for outlet boundary at the top is set by default to zero gauge(or atmospheric).Hence, there is no need to change the boundary conditions.Retain all the boundary conditions as default.Step7:UDF LibraryDe?ne?→User-De?ned?→Functions?→Compiled...1.Click Load to load the UDF library.The sinusoidal wall motion will be assigned using user de?ned function.A compiledUDF library named libudf is created for this purpose.Step8:Dynamic Mesh Model1.Set the dynamic mesh parameters.De?ne?→Dynamic Mesh?→Parameters...Simulation of Wave Generation in a Tank(a)Under Models,enable Dynamic Mesh.The panel expands.(b)Under Mesh Methods,disable Smoothing and enable Layering.(c)Under the Layering tab,set Collapse Factor to0.4.(d)Click OK.2.Set the dynamic mesh zones.De?ne?→Dynamic Mesh?→Zones...(a)Under Zone Names,select moving-wall.(b)Under Type,retain the default selection of Rigid Body.(c)Under Meshing Options tab,set Cell Height to0.008m. This is the average size of the cell normal to the moving wall.(d)Click Create and close the panel.Step9:Solution1.Retain the default solution controls.Solve?→Controls?→Solution...Simulation of Wave Generation in a Tank2.Initialize the?ow.Solve?→Initialize?→Initialize...(a)Click Init and close the panel.The complete domain is now initialized with air.The water level required atstart(t=0)can be patched.3.Create a register marking the region of initial water level.Adapt?→Region...Simulation of Wave Generation in a Tank(a)Set X Max to be15m.(b)Set Y Max to be0.5m.(c)Click Mark and close the panel.FLUENT displays the following message in the console:8510cells marked for re?nement,0cells marked for coarsening.4.Patch the initial water level.Solve?→Initialize?→Patch...(a)Under Registers to Patch,select hexahedron-r0.(b)Under Phase,select water.(c)Under Variable,select Volume Fraction.(d)Set Value to1.(e)Click Patch and close the panel.Simulation of Wave Generation in a Tank5.Display the zone motion to check the movement of moving-wall.(a)Display the grid(Figure10.4).Display?→Grid...i.Under Surfaces,deselect default-interior.Zoom-in the graphics window to get the view as shown in Figure10.4.ii.Click Display.Figure10.4:Grid Display Outline at t=0(b)Display the zone motion.Display?→Zone Motion...Simulation of Wave Generation in a Tanki.Under Motion History Integration,set Time Step to0.001. ii.Set Number of Steps to300.iii.Click Integrate.iv.Under Preview Controls,set Time Step to0.001.v.Set Number of Steps to300.vi.Click Preview to observe the wall motion.vii.Close the Zone Motion panel.6.View the contours of volume fraction for water(Figure10.5).Display?→Contours...(a)Select Phases...and Volume Fraction in the Contours of drop-down lists.(b)Under Phase,select water.(c)Under Options,enable Filled.(d)Click Display and close the panel.Simulation of Wave Generation in a TankFigure10.5:Contours of Volume Fraction for Water7.Enable the plotting of residuals during the calculation. Solve?→Monitors?→Residuals...(a)Under Options,enable Plot.(b)Under Plotting,set Iterations to10.This will display residuals for only the last10iterations.(c)Click OK.Simulation of Wave Generation in a Tank8.Set hardcopy settings.File?→Hardcopy...(a)Under Format,select TIFF.(b)Under Coloring,select Color.(c)Click Apply.(d)Click Preview.The background of graphics window is changed to white.FLUENT will displaya question dialog box asking you whether to reset the window.(e)Click Yes in the Question dialog box.(f)Close the panel.9.Set the commands to capture the images of contours.You need to use Text User Interface(TUI)commands to achieve this.For most of the graphical commands,corresponding TUI commands are available.Solve?→Execute Commands...Simulation of Wave Generation in a Tank(a)Set the number of De?ned Commands to3.(b)Enable On option for all the commands.(c)Under Every,set7for all the commands.(d)Under When,set Time Step for all the commands.(e)For command-1,specify the Command as:display set-window1This command will make the window-1active.(f)For command-2,specify the Command as:display contour water vof01This command will display the contours of water volume fraction in the activewindow.(g)For command-1,specify the Command as:display hard-copy"vof-%t.tif"This command will save the image in the TIF format.The%t option gets replaced with the time step number,when the image?leis saved.The TIF?les saved can then be used to create a movie.For theinformation on converting TIF?le to an animation?le,refer to/cfm/graphics01.htm(h)Click OK to accept the settings and close the panel.10.Set the surface monitors.Solve?→Monitors?→Surface...(a)Increase the number of Surface Monitors to1.(b)Enable Plot for monitor-1.(c)Under Every,select Time Step.(d)Click on De?ne...next to monitor-1.Simulation of Wave Generation in a Tank(e)Select Area Weighted Average in the Report Type drop-down list.(f)Select Grid and X-Coordinate in the Report of drop-down list.(g)Under Surfaces,select moving-wall.(h)Click OK to close both the panels.11.Save the case and data?les(wave-init.cas.gz and wave-init.dat.gz).File?→Write?→Case&Data...Retain the default Write Binary Files option so that you can write a binary?le.The .gz extension will save zipped?les on both,Windows and UNIX platforms.。
Fluent二维波浪模拟教程
Tutorial10.Simulation of Wave Generation in a TankIntroductionThe purpose of this tutorial is to illustrate the setup and solution of the2D laminarfluid flow in a tank with oscillating motion of a wall.The oscillating motion of a wall can generate waves in a tank partiallyfilled with a liquid and open to atmosphere.Smooth waves can be generated by setting appropriate frequency and amplitude.One of the tank walls is moved to and fro by specifying a sinusoidal motion.In this tutorial you will learn how to:•Read an existing meshfile in FLUENT.•Check the grid for dimensions and quality.•Add newfluid in the materials list.•Set up a multiphaseflow problem.•Use the dynamic mesh model.•Set up an animation using Execute Commands panel.PrerequisitesThis tutorial assumes that you have little experience with FLUENT but are familiar with the interface.Problem DescriptionIn this tutorial,we consider a rectangular tank with a length(L)of15m and width(W) of0.8m(Figure10.1).The left wall is assigned a motion with sinusoidal time variation.The top wall is open to atmosphere and thus maintained at atmospheric pressure.The flow is assumed to be laminar.Simulation of Wave Generation in a TankFigure10.1:Problem SchematicPreparation1.Copy the meshfile,wave.msh and libudf folder to your working directory.2.Start the2D double precision solver of FLUENT.Setup and SolutionStep1:Grid1.Read the gridfile,wave.msh.File−→Read−→Case...FLUENT will read the meshfile and report the progress in the console window.2.Check the grid.Grid−→CheckThis procedure checks the integrity of the mesh.Make sure the reported minimumvolume is a positive number.3.Check the scale of the grid.Grid−→Scale...Simulation of Wave Generation in a Tank Check the domain extents to see if they correspond to the actual physical dimensions.If not,the grid has to be scaled with proper units.4.Display the grid(Figure10.2).Display−→Grid...(a)Click Colors....The Grid Colors panel opens.i.Under Options,enable Color by ID.ii.Click Close.(b)In the Grid Display panel,click Display(c)Zoom in near the moving-wall(Figure10.3).Simulation of Wave Generation in a TankFigure10.2:Grid DisplayFigure10.3:Grid Display(Close-up of moving-wall)Simulation of Wave Generation in a TankStep2:Models1.Specify the solver settings.Define−→Models−→Solver...(a)Under Time,enable Unsteady(b)Under Transient Controls,enable Non-Iterative Time Advancement.(c)Click OK.2.Enable VOF multiphase model.Define−→Models−→Multiphase...Simulation of Wave Generation in a Tank(a)Under Model,enable Volume of Fluid.The panel expands to show the other settings related to VOF model.Retainthe other settings as default.(b)Click OK.Step3:MaterialsDefine−→Materials...1.Add liquid water to the list offluid materials by copying it from the materialsdatabase.Simulation of Wave Generation in a Tank(a)Click Fluent Database....Fluent Database Materials panel opens.Simulation of Wave Generation in a Tanki.Select water-liquid(h2o<l>)from the Fluent Fluid Materials list.Scroll down to view water-liquid.ii.Click Copy and close the panel.(b)Click Change/Create and close the panel.Step4:PhasesDefine−→Phases...1.Set air as primary phase and water as secondary phase.(a)Under Phase,select phase-1.The Type will be shown as primary-phase.(b)Click Set....i.Change Name to air.ii.Select air in the Phase Material drop-down list.iii.Click OK.(c)Similarly,change the Name of phase-2to water and set its Type to water-liquid.(d)Close the Phases panel.Simulation of Wave Generation in a TankStep5:Operating ConditionsDefine−→Operating Conditions...1.Set the gravitational acceleration.(a)Enable Gravity.(b)Under Gravitational Acceleration,set Y to-9.81m/s2.As the tank bottom is perpendicular to Y axis,gravity points in the negativeY direction.2.Set the operating density.(a)Under Variable-Density Parameters,enable Specified Operating Density.(b)Retain the default density of1.225kg/m3.Set the operating density to the density of the lighter phase.This excludesthe build-up of hydrostatic pressure within the lighter phase,improving theround-offaccuracy for the momentum balance.3.Set the reference pressure location.(a)Under Reference Pressure Location,retain the default value of zero for both Xand Y.This location corresponds to a region where thefluid will always be100%ofone of the phases(water).If it is not,it is recommended to change the regionto a appropriate location where the pressure value does not change much overtime.This condition is essential for smooth and rapid convergence.4.Click OK to accept the settings and close the panel.Simulation of Wave Generation in a TankStep6:Boundary ConditionsFLUENT maintains zero velocity condition on all the walls.Also,the pressure condition for outlet boundary at the top is set by default to zero gauge(or atmospheric).Hence, there is no need to change the boundary conditions.Retain all the boundary conditions as default.Step7:UDF LibraryDefine−→User-Defined−→Functions−→Compiled...1.Click Load to load the UDF library.The sinusoidal wall motion will be assigned using user defined function.A compiledUDF library named libudf is created for this purpose.Step8:Dynamic Mesh Model1.Set the dynamic mesh parameters.Define−→Dynamic Mesh−→Parameters...(a)Under Models,enable Dynamic Mesh.The panel expands.(b)Under Mesh Methods,disable Smoothing and enable Layering.(c)Under the Layering tab,set Collapse Factor to0.4.(d)Click OK.2.Set the dynamic mesh zones.Define−→Dynamic Mesh−→Zones...(a)Under Zone Names,select moving-wall.(b)Under Type,retain the default selection of Rigid Body.(c)Under Meshing Options tab,set Cell Height to0.008m.This is the average size of the cell normal to the moving wall.(d)Click Create and close the panel.Step9:Solution1.Retain the default solution controls.Solve−→Controls−→Solution...Solve−→Initialize−→Initialize...(a)Click Init and close the panel.The complete domain is now initialized with air.The water level required at start(t=0)can be patched.3.Create a register marking the region of initial water level.Adapt−→Region...(a)Set X Max to be15m.(b)Set Y Max to be0.5m.(c)Click Mark and close the panel.FLUENT displays the following message in the console:8510cells marked for refinement,0cells marked for coarsening.4.Patch the initial water level.Solve−→Initialize−→Patch...(a)Under Registers to Patch,select hexahedron-r0.(b)Under Phase,select water.(c)Under Variable,select Volume Fraction.(d)Set Value to1.(e)Click Patch and close the panel.5.Display the zone motion to check the movement of moving-wall.(a)Display the grid(Figure10.4).Display−→Grid...i.Under Surfaces,deselect default-interior.Zoom-in the graphics window to get the view as shown in Figure10.4.ii.Click Display.Figure10.4:Grid Display Outline at t=0(b)Display the zone motion.Display−→Zone Motion...i.Under Motion History Integration,set Time Step to0.001.ii.Set Number of Steps to300.iii.Click Integrate.iv.Under Preview Controls,set Time Step to0.001.v.Set Number of Steps to300.vi.Click Preview to observe the wall motion.vii.Close the Zone Motion panel.6.View the contours of volume fraction for water(Figure10.5).Display−→Contours...(a)Select Phases...and Volume Fraction in the Contours of drop-down lists.(b)Under Phase,select water.(c)Under Options,enable Filled.(d)Click Display and close the panel.Figure10.5:Contours of Volume Fraction for Water7.Enable the plotting of residuals during the calculation.Solve−→Monitors−→Residuals...(a)Under Options,enable Plot.(b)Under Plotting,set Iterations to10.This will display residuals for only the last10iterations.(c)Click OK.8.Set hardcopy settings.File−→Hardcopy...(a)Under Format,select TIFF.(b)Under Coloring,select Color.(c)Click Apply.(d)Click Preview.The background of graphics window is changed to white.FLUENT will displaya question dialog box asking you whether to reset the window.(e)Click Yes in the Question dialog box.(f)Close the panel.9.Set the commands to capture the images of contours.You need to use Text User Interface(TUI)commands to achieve this.For most of the graphical commands,corresponding TUI commands are available.Solve−→Execute Commands...(a)Set the number of Defined Commands to3.(b)Enable On option for all the commands.(c)Under Every,set7for all the commands.(d)Under When,set Time Step for all the commands.(e)For command-1,specify the Command as:display set-window1This command will make the window-1active.(f)For command-2,specify the Command as:display contour water vof01This command will display the contours of water volume fraction in the activewindow.(g)For command-1,specify the Command as:display hard-copy"vof-%t.tif"This command will save the image in the TIF format.The%t option gets replaced with the time step number,when the imagefileis saved.The TIFfiles saved can then be used to create a movie.For theinformation on converting TIFfile to an animationfile,refer to/cfm/graphics01.htm(h)Click OK to accept the settings and close the panel.10.Set the surface monitors.Solve−→Monitors−→Surface...(a)Increase the number of Surface Monitors to1.(b)Enable Plot for monitor-1.(c)Under Every,select Time Step.(d)Click on Define...next to monitor-1.(e)Select Area Weighted Average in the Report Type drop-down list.(f)Select Grid and X-Coordinate in the Report of drop-down list.(g)Under Surfaces,select moving-wall.(h)Click OK to close both the panels.11.Save the case and datafiles(wave-init.cas.gz and wave-init.dat.gz).File−→Write−→Case&Data...Retain the default Write Binary Files option so that you can write a binaryfile.The .gz extension will save zippedfiles on both,Windows and UNIX platforms.12.Start the calculation.Solve−→Iterate...(a)Set the Time Step Size as0.001s(b)Set Number of Time Steps to4000.(c)Click Iterate.Figure10.6:Scaled Residuals13.Save the case and datafiles(wave-4000.cas.gz and wave-4000.dat.gz).Figure10.7:Monitor Plot of Area Weighted Average on moving-wallStep10:Postprocessing1.Displayfilled contours of static pressure(Figure10.8).Display−→Contours...(a)Select Pressure...and Static Pressure in the Contours of drop-down lists.(b)Click Display.The pressure at the bottom of the tank is maximum and goes on decreasingtowards the top.This shows the variation of hydrostatic pressure due to theheight of the liquid.Figure10.8:Contours of Static PressureSummaryThe dynamic mesh model is used to apply periodic sinusoidal motion to the wall.This generates a wave in thefluid.The VOF model is used to track the air-water interface and consequently the wave motion.Non-iterative time advancement(NITA)was used to reduce the run time of transient simulation.Images displaying contours of water phase were captured to visualize the transient effects.References1.Flow Around the Itsukushima Gate,an example from Fluent Inc.Marketing Cata-log,2003.Exercises/Discussions1.Run the simulation for longerflow time to check the wave pattern.2.Try running the simulation without non-iterative time advancement(NITA)option.(a)Are theflow patterns different?(b)Compare the wall clock time taken to reach the sameflow time.3.Run the simulation using variable time step option.4.Try different motions to the wall and observe wave patterns.This will need specific C compiler to create UDF library from the source code.5.What other situation can be simulated using the same meshfile?Links for Further Reading•http://www.prads2004.de/pdf/027.pdf•http://www.prads2004.de/pdf/138.pdf•http://www.math.rug.nl/∼veldman/preprints/OMAE2004-51084.pdf。
管内流动的模拟(fluent).pdf
模型模型管的直径为1m，长度20m。
几何模型是对称的，因此只对管道的一半进行模拟。
m s的速度从进口边界进入。
流动雷诺数为15000。
水以0.015/1．建立模型及网格划分①建立模型及网格划分的步骤在此处暂时省略，以后后机会再补上。
这里直接读入网格文件pipe.msh，开启Fluent 3D双精度求解器（Double Precision），（这里是典型的狭长管道，需要开启双精度求解器）。
②读入网格后应检查网格及网格尺寸，通过Mesh下的Check和Scale进行实现，这里不做详细描述。
2．求解模型的设定①求解器设置。
这里保持默认的求解参数，即基于压力的求解器定常求解。
下面说一说Pressure-based和Density-based的区别：a.Pressure-Based Solver是Fluent的优势，它是基于压力法的求解器，使用的是压力修正算法，求解的控制方程是标量形式的，擅长求解不可压缩流动，对于可压流动也可以求解；Fluent 6.3以前的版本求解器，只有Segregated Solver和CoupledSolver，其实也Pressure-Based Solver的两种处理方法；b.Density-Based Solver是Fluent 6.3新发展出来的，它是基于密度法的求解器，求解的控制方程是矢量形式的，主要离散格式有Roe，AUSM+，该方法的初衷是让Fluent具有比较好的求解可压缩流动能力，但目前格式没有添加任何限制器，因此还不太完善；它只有Coupled的算法；对于低速问题，他们是使用Preconditioning方法来处理，使之也能够计算低速问题。
Density-Based Solver下肯定是没有SIMPLEC，PISO这些选项的，因为这些都是压力修正算法，不会在这种类型的求解器中出现的；一般还是使用Pressure-Based Solver解决问题。
基于压力的求解器适用于求解不可压缩和中等程度的可压缩流体的流动问题。
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。
fluent管道流转捩案例
fluent管道流转捩案例一、什么是fluent管道流转捩fluent管道流转捩是指在流体力学中，当管道内流体的流动状态由层流转变为紊流时发生的现象。
在层流状态下，流体的速度分布呈现规则的层状结构，流速变化平缓，流体粘性对流动的影响较大；而在紊流状态下，流体的速度分布呈现不规则的混乱结构，流速变化剧烈，流体粘性对流动的影响较小。
二、流体的层流和紊流特点层流和紊流是流体力学中两种不同的流动状态，它们具有以下特点：1. 层流的特点•流体的速度分布呈现规则的层状结构；•流体的速度变化平缓；•流体粘性对流动的影响较大；•流体的流速分布不受扰动的影响。
2. 紊流的特点•流体的速度分布呈现不规则的混乱结构；•流体的速度变化剧烈；•流体粘性对流动的影响较小；•流体的流速分布受扰动的影响较大。
三、fluent管道流转捩的发生原因fluent管道流转捩的发生原因主要包括以下几个方面：1. 管道内壁面粗糙度管道内壁面的粗糙度会对流体的流动状态产生影响。
当管道内壁面粗糙度增大时，流体在管道内的流动会更加复杂，容易发生流转捩现象。
流体的流速对流动状态的稳定性有很大影响。
当流体的流速增大时，流动状态更容易由层流转变为紊流。
3. 管道内流体的粘度流体的粘度也会影响流动状态的稳定性。
当流体的粘度较小时，流动更容易由层流转变为紊流。
四、fluent管道流转捩的影响fluent管道流转捩的发生会对流体流动产生一系列的影响，包括：1. 流体的阻力增大流体在紊流状态下的阻力要大于在层流状态下的阻力，这是由于紊流状态下流体的速度变化剧烈，流体与管道壁面的摩擦增大所致。
2. 流体的能量损失增加流体在紊流状态下的能量损失要大于在层流状态下的能量损失，这是由于紊流状态下流体的速度变化剧烈，能量消耗更多。
3. 管道内的压力损失增加流体在紊流状态下的压力损失要大于在层流状态下的压力损失，这是由于紊流状态下流体的速度变化剧烈，流体的压力分布更不均匀。
fluent管道流转捩案例
fluent管道流转捩案例Fluent管道流转捩案例Fluent是一款流体动力学模拟软件，可以用于模拟各种流体现象，如流体流动、传热、化学反应等。
在工业领域中，Fluent被广泛应用于石油化工、航空航天、汽车制造等领域。
其中，管道流转捩是Fluent 模拟中的一个重要应用。
管道流转捩是指在管道中流动的液体或气体，在某些条件下会出现不稳定的流动状态，导致流体的速度和压力发生剧烈的变化，从而影响管道的安全运行。
为了预测和避免管道流转捩，工程师们需要使用Fluent模拟软件进行流体动力学分析。
下面以一家石油化工公司的管道流转捩案例为例，介绍Fluent模拟在管道流转捩分析中的应用。
该公司的一条管道在运行过程中出现了流转捩现象，导致管道内的液体流动不稳定，速度和压力发生了剧烈的变化，从而影响了管道的安全运行。
为了解决这个问题，工程师们使用了Fluent模拟软件进行了流体动力学分析。
首先，工程师们建立了管道的三维模型，并设置了管道内的流体参数，如流速、密度、粘度等。
然后，他们使用Fluent模拟软件进行了流体动力学分析，通过计算流体的速度、压力、流量等参数，预测了管道内的流动状态。
在分析过程中，工程师们发现管道内的流体出现了流转捩现象，导致流体的速度和压力发生了剧烈的变化。
为了解决这个问题，他们对管道的结构进行了优化，并调整了管道内的流体参数，如流速、密度、粘度等。
然后，他们再次使用Fluent模拟软件进行了流体动力学分析，通过计算流体的速度、压力、流量等参数，预测了管道内的流动状态。
最终，工程师们成功地解决了管道流转捩问题，保证了管道的安全运行。
他们通过Fluent模拟软件进行了流体动力学分析，预测了管道内的流动状态，优化了管道的结构和流体参数，从而避免了管道流转捩现象的发生。
总之，Fluent模拟软件在管道流转捩分析中具有重要的应用价值。
通过对管道内的流体动力学分析，可以预测管道内的流动状态，优化管道的结构和流体参数，从而避免管道流转捩现象的发生，保证管道的安全运行。
fluent 简单案例
fluent 简单案例
当然可以，以下是一个简单的 Fluent 案例，用于模拟一个简单的二维管道流。
1. 模型建立：
首先，在 Gambit 中创建一个二维管道模型。
例如，一个长为 1m，直径为的圆管。
2. 网格划分：
使用 Gambit 对模型进行网格划分，选择适当的网格类型和尺寸。
3. 边界条件设置：
入口：速度入口，速度为 m/s。
出口：压力出口，压力为一个大气压。
管壁：无滑移壁面。
4. 求解器设置：
选择压力基求解器，湍流模型选择标准 k-ε 模型。
设置迭代次数为 500，收敛残差为 1e-6。
5. 开始模拟：
完成以上步骤后，可以开始模拟。
Fluent 将计算流场，并显示流速、压力、湍流强度等变量的分布。
6. 后处理：
模拟完成后，可以使用 Fluent 的后处理功能来查看和分析结果。
例如，可
以绘制速度、压力、湍流强度的云图或矢量图。
以上是一个简单的 Fluent 案例，用于模拟二维管道流。
实际应用中，可能
需要根据具体问题调整模型、网格、边界条件和求解器设置。
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基于FLUENT 的波浪管道热传递耦合模拟
CFD 可以对热传递耦合的流体流动进行模拟。
CFD 模拟可以观察到管道内部的流动行为和热传递，这样可以改进波浪壁面复杂通道几何形状中的热传递。
目的：
（1） 创建由足够数量的完整波浪组成的波浪管道，提供充分发展条件； （2） 应用周期性边界条件创建波浪通道的一部分； （3） 研究不同湍流模型以及壁面函数对求解的影响； （4） 采用固定表面温度以及固定表面热流量条件，确定雷诺数与热特性之间的
关系。
问题的描述：
通道由重复部分构成，每一部分由顶部的直面和底部的正弦曲面构成，如图。
图1 管道模型
空气的流动特性如下： 质量流量： m=0.816kg/s; 密度: ρ=1kg/m 3;
动力粘度：μ=0.0001kg/(m ·s); 流动温度： Tb=300K ；
流体其他热特性选择默认项。
流动初试条件：
x 方向的速度=0.816m/s ； 湍动能=1m 2/s 2;
湍流耗散率=1×105m 2/s 3。
所有湍流模型中均采用增强壁面处理。
操作过程：
一、 完整波浪管道模型的数值模拟
（1） 计算
Re=uH/v=0.816×1/ (0.0001/1) =8160 Cf/2=0.0359Re -0.2=0.0359× (8160)-0.2=0.0059259
0628.00059259.0816.02
=⨯==f t C u u
y +=u t y/v y=0.00159
（2）创建网格
本例为波浪形管道，管道壁面为我们所感兴趣的地方所以要局部细化。
入口和出口处的边界网格设置如图。
图2 边网格
生成面网格
图3 管道网格
（3）运用Fluent进行计算
本例涉及热传递耦合，所以在fluent中启动能量方程，如图。
图4 能量方程
设定条件，湍流模型选择标准k-e模型，近壁面处理选择增强壁面处理。
图5 湍流模型
设定材料，密度为1，动力粘度改为0.0001如图。
图6 材料设定
设定边界条件，入口速度为0.816，湍动能为1，湍流耗散率为100000。
出口为自由出口，壁面温度为固定温度分别为300k，500k。
图7 边界条件
初始化，并计算。
图8 残差
残差中的e和k并没有减小，没有达到10-3一下，并且由于网格很大，计算时间很长。
图9 压力分布图
随着流体流动，管道中压力分布趋于平稳，波浪管道中波谷的压力最低，在入口处的压力较高。
图10 速度分布图
从图中可以看出，在管道7-11个波浪处，流动已经充分发展，贴近上壁处速度最大，在波谷出的速度最小，甚至接近于零。
图11 温度分布图
贴近波浪壁面出的温度较高，流动充分发展后，由于换热作用，管道后部流体温度逐渐升高，在波峰与波谷之间的流体温度最高，如图。
图12 速度矢量图
可以看出，波浪壁面出流体出现反流，在波谷出反流的流体最多，速度在波谷出最小，接近于0，出现滞留区。
若要观察波峰、波谷处流体流动速度，需要在波峰、波谷处创建两条直线，观察直线上的速度。
因为管道7-11节处流动充分发展，所以在第十一节波峰、波谷处建立两条直线，如图。
图13 波峰、波谷
图14 波峰、波谷的速度
波峰贴近两侧壁面出的速度梯度很大，在管道中间速度随高度增加而增加，在0.7m左右达到最大。
波谷处靠近上壁面的速度梯度很大，但是由于有波谷存在，波谷处的速度梯度不大，在谷中速度先增大再减小，在0处左右达到最下，随后逐渐增加，在0.7m高度左右速度最大。
高度在0.5m处以上波峰波谷处的速度基本相等。
二、周期性波浪管道模型的数值模拟
图15 周期性网格
网格密度与完全管道网格相同。
在fluent中输入以下指令，创建周期性网格。
/grid> modify-zones
/grid/modify-zones> make-periodic
Periodic zone [()] inlet
Shadow zone [()] outlet
Rotational periodic? (if no, translational) [yes] no
Create periodic zones? [yes] yes
Auto detect translation vector? [yes] yes
computed translation deltas: 1.000000 0.000000
all 100 faces matched for zones 6 and 5.
zone 5 deleted
created periodic zones.
/grid/modify-zones>
边界条件中可以看到已经没有outlet，inlet也变成了periodic周期性的。
这里要设置周期性边界条件。
质量流量为0.816，其他设置与之前相同。
图16 边界条件
图17 残差
Energy并不收敛，反而随计算而发散。
其他参数都收敛。
计算量很小，计算速度明显提高。
图18 压力图
图18 压力图速度图温度图速度矢量图
管道中间压力最大并比较均匀，在波浪波谷出压力最低。
温度分布不太正确。
图19 波峰波谷速度图
波峰贴近两侧壁面出的速度梯度很大，与完全模型相似，波峰在管道中间速度随高度增加先增加在减小，但是变化不大，其他分布趋势与完全模型相似。
图20 周期模型与完全模型波峰速度图比较
周期性模型，管道中速度基本相等，没有呈现完全模型的变化趋势。
图21 周期模型与完全模型波谷速度图比较
两模型的波谷速度的变化趋势大致相同，在小于0.3m处，周期性模型速度大于完全模型，0.3m之后，周期性模型速度小于完全管道模型。
三、周期性波浪管道不同湍流模型的数值模拟
应用周期模型，再选分别应用RNG与Realizable湍流模型计算。
实验数据如图。
图21 RNG模型波峰波谷速度图
图22 Realizable模型波峰波谷速度图将之前的数据放在一起进行比较。
图23 不同湍流模型波峰速度图
图24 不同湍流模型波谷速度图
从图中可以看出realizable和标准k-e模型波峰的速度分布大致相同，RNG 模型与完全模型更接近，变化更大。
三种湍流模型波谷的速度分布与波峰分布特点相似。
四、整体模型壁面采用固定热流率的数值模拟
重新选用整体模型，只需改变波浪面即wall2的边界条件即可，改为热流率1000w/m2，其他条件不变。
图25 不同湍流模型波谷速度图
图26 固定壁面温度与固定热流率波峰速度图比较
图27 固定壁面温度与固定热流率波谷速度图比较
从图中可以看出固定壁面温度与固定热流率波峰与波谷的速度分布还是比较相似的，不同的是在0.6m处固定热流率波峰波谷速度比固定壁面温度的速度稍高，在0.6m之后固定热流率波峰波谷速度比固定壁面温度的速度稍低，在接近两壁面处基本相等。
图28 压力云图温度云图
从图中可以看出，固定壁面温度与固定热流率模型的压力分布基本相同，但是，固定热流率模型管道内流动充分发展后，靠近波浪壁面的温度比固定壁面温度模型温度要高，说明前者换热量比后者大。