基于FLUENT的液体分布器内部流场分析

计算流体动力学（CFD ）是建立在经典流体动力学与数值计算方法基础之上的一门新型独立学科。

CFD 应用计算流体力学理论与方法，利用具有超强数值运算能力的计算机，编制计算机运行程序，数值求解满足不同种类流体的运动和传热传质规律的三大守恒定律，及附加的各种模型方程所组成的非线性偏微分方程组，得到确定边界条件下的数值解。

它兼有理论性和实践性的双重特点，为现代科学中许多复杂流动与传热问题提供了有效的解决方法。

CFD 的运用改变了传统的设计过程，由于CFD 软件可以相对准确地给出流体流动的细节，可以较准确预测产品的整体性能，并从对流体的分析中发现产品或工程设计中的问题，减少未预料到的负面影响，使得产品设计或优化对实验的依赖性大为减少，能够显著缩短设计周期，降低费用。

1FLUENT 软件介绍
FLUENT 是目前国际上比较流行的商用CFD 软件包，在美国的市场占有率为60％，只要涉及流体、热传递及化学反应等的工程问题，都可以应用FLUENT 来进行结算。

它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。

FLUENT 软件设计基于CFD 软件群的思想，从用户需求角度出发，针对各种复杂流动和物理现象，采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而可以高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。

基于上述思想，FLUENT 开发了适用于各个领域的流动模拟软件，用于模拟流动、传热传质、化学反应和其他复杂的物理现象，各模拟软件都采用了同意的网格生成技术和共同的图形界面，大大方便了用户。

FLUENT 的软件包由以下几个部分组成。

（1）前处理器：Gambit 用于网格的生成，它是具有超强组合建构模型能力的专用CFD 前置处理器。

另外，TGrid 和Filters(Translators)是独立于FLUENT 的前处理器，其中，Tgrid 用于从现有的边界网格生成体网格，Filters 用于转换
由其他软件生成的网格从而用于FLUENT 计算。

（2）求解器：它是流体计算的核心，根据专业领域的不同，求解器主要包括FLUENT4.5（基于结构化网格）、FLUENT6.2.16（基于非结构化网格）、Fidap （基于有限元方法，并主要用于流固耦合）、
Polyflow （针对粘弹性流动）、M ixsim （针对搅拌混合问题）、Icepak （热控分析）六种类型。

（3）后处理器：FLUENT 求解器本身就附带有比较强大的后处理功能。

另外，Tecplot 也是一款比较专业的后处理器，可以把一些数据可视化，这对于数据处理要求较高的用户是一个理想的选择。

2液体分布器内部流场分析
液体喷淋装置是塔设备的重要部件，其作用的为了能有效地分布液体，提高调料表面的有效利用率。

当液体喷淋装置设计不合理时，将导致液体分布不均，减少填料湿润面积，增加液体沟流和壁流现象，直接影响填料的处理能力。

选择液体喷淋装置的原则是能使液体均匀地分散开，使整个塔截面的填料表面很好地湿润，结构简单，制造和检修方便。

常见的液体喷淋装置主要有管式、莲蓬头式、盘式和冲击式。

本文主要对冲击式喷淋器进行流场分析。

冲击式喷淋器的结构简图（图1），其优点是喷洒半径打，液体流量大，结构简单。

（1）建立模型以某石化公司的在役塔设备的喷淋器为例，经过简化，可以建立简化模型图（图2）
经过简化等步骤后进行网格划分和设置，得到网格划分图（图3）
基于FLUENT 的液体分布器内部流场分析
段文广
（西安石油大学机械工程学院.，西安710065）
摘要：介绍了FLUENT 软件的主要特点及其在液体分布器领域的应用情况，以某液体分布器为例，用该
软件进行数值模拟，分析其内部流场变化情况，为液体分布器的设计和改进提供理论依据。

关键词：FLUENT
液体分布器
流场
图１冲击式喷淋器结构简图
喷嘴
筋
分布板
设计与研究
17
现代制造技术与装备
2009第2期总第189期
（上接第１３页）改造是一门综合性很强的机电一体化技术，能够促进企业在激烈的市场竞争中更好地生存和发展。

数控化改造作为该新技术产物，将给制造业带来革命性变化。

参考文献
[1]吴孜越.C620普通车床的数控化改造[J].机床与液压,2005,
（8）:211-213.
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压,2005,（7）:200-201.
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电日报,2003,3（16）.
[5]曹仁涛.数控技术应用[M].兰州:兰州交通大学出版社,
2008.2.
Choose and Development of Special Equipment in Common Lathe NC Modification
YAN Xilin1,2
（1.College of Mechanical &Electronic Engineering,China Uni-versity of Petroleum,Dongying
257061China ；
2.Gaoyuan Oil E-quipment Co.,Ltd,Shengli oilfield,Dongying,257091）
Abstract:Common lathe NC modification is a very high compre-hensive electromechanical integration technology.In this paper,sig-nificance and necessity of common lathe NC modification has been introduced,and the development and choose of NC special equip-ment has been analyzed.It can provide some advice for common lathe NC modification.At last,the development of common lathe NC modification has been prospected.
Key words:lathe ，
NC modification ，NC equipment ，development.设置边界条件：将喷嘴处边界条件的区域类型设置为VELOCITY_INLET ，分布板的区域类型设置为OUTFLOE ，其余边界皆设置为WALL 。

（2）数值计算。

启动FLUENT 二维的单精度求解器，求解器选用系统默认求解器，设置操作环境为默认环境。

进行边界条件设置时，设置入口对应的边界条件类型为VELOCITY_IN-LET ，入口流速为5m/s ；设置出口的边界条件为默认设置即可；其余壁面WALL 边界条件为默认。

经过计算，在经过134次计算后，改运算收敛，可得到速度分布图（图4）和压强分布图（图5）。

4结语
本文介绍了作为主流CFD 软件FLUENT 的主要特点，用FLUENT 软件对液体分布器进行了内部流场分析。

通过对冲击式喷淋器内部流场的模拟，能捕捉到喷淋器内部流场的许多流动细节，可获得影响喷淋效率的规律性的东西，为改进设计，提高喷淋效率提供了重要途径和方向。

参考文献
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应用[M].北京：北京理工大学出版社，2004.
[2]王瑞金，张凯，王刚.FLUENT 技术基础与应用实例[M].北
京：清华大学出版社，2006.
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华南理工大学出版社，2006.
[4]贺匡国.化工容器及设备简明设计手册[M].北京：化学工业
出版社，2002.
Analysis of Liquid Distributor Internal Flow Based on FLUENT
DUAN Wenguang
（College of Mechanical Engineering ，Xi'an Shiyou University ，Xi'an 710065）
Abstract:It gives a brief introduction of its chief character and application in the liquid distributor field ，with the some liquid dis-tributor for example ，
the flow field can be simulated and analyzed by FLUENT,the result can provide the theoretical basis for liquid dis-tributor designing and improving.
Key words:FLUENT ，liquid distributor ，
flow
图２简化模型
图３
网格划分
图４速度分布图图５压强分布图
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