流体力学课作业ansys模型分析

T型管三通流体动力学分析题目T 型管三通流体动力学分析

小组成员:

学院、专业班:

时间： _____ 指导教师:

目录

摘要 (2)

关键字 (2)

前言 (2)

正文 (2)

一、建立模型 (3)

1、.................................................. 绘制模型立体图

3

2、........................................................ 划分网格

4

3、........................................................ 输入参数

4

4、............................................................ 计算

6

二、分析 (7)

1、............................................................ 压强

7

2、............................................................ 速度

8

3、............................................................ 温度

10

三、总结 (11)

摘要

为了加深对工程流体力学基本概念和基本理论的理解，本组依照指导进行了此次实验。为明确冷水、热水在管内如何混合，混合后的运动状态和特性，我们选取了三通管为模型。将三通管注入冷水和热水，汇合后通入大气中。通过假设将其简化后研究其内部流体运动状态的变化。结合压强、管道的属性、水的速度温度及能量损失等问题，应用软件模型计算得到了三通管道内部的流场分布，并对三通管内道内流动的特性进行分析，得出了三通管道紊流流动的计算结果。

关键字

三通管、混合过程、运动状态、能量损失

、八、亠

刖言

工程流体力学是研究流体受力及其运动规律的一门学科，侧重于应用流体力学的基本原理、理论与方法研究解决实际问题。它以流体为研究对象，是研究流体平衡和运动规律的科学。流体力学在水利、航空、电力、机械、冶金、化学、石油、土木等工业技术中有广泛的应用。对口于本专业的机械工业中的润滑、冷却、液压传动、气力输送以及液压和气动控制问题的解决，都必须应用流体力学的理论。因此它是我们理解掌握现代化工程勘测、设计、运行与管理的知识基础，也是我们继续深造及将来从事研究工作的重要工具。

为深入学习流体力学，培养建模能力和分析实例的能力，培养理论联系实际、实事求是、严格认真的科学态度，本组成员积极配合开展了此次实验。

正文

本组研究的流体类型为水，研究围绕三通管内的冷热水混合进行。为节省实验研究的时间和经费，我们采用数值计算方法来研究该问题。通过软件模拟对其进行定性分析。主要研究黏性流体在等速有温差的

条件下产生的局部损失和沿程损失及其动量变化。以期在实验中更加具象的了解连续性方程、伯努利方程、动量方程和达西-巴赫公式的内涵和应用。为展示研究过程及结果，特在此进行系统陈列。

在进行软件模拟之前首先对流体进行以下假设：

1、质量守恒

2、动量守恒

3、连续介质假设

4、不可压缩流体

一、建立模型

模型简介：本装置模型为"T”型三通管，X方向直管管径50mm，Z方向管径30mm。

流动过程简述：向直径为50mm直管的一端管口通入80 C流速为5m/s的热水，直径30mm管口通入10C流速为2m/s的冷水，水流在管中混合后由50mm直管的另一端管口流入大气•（本次实验不对流出部分液体做研究）。

1、绘制模型立体图

图1.1用Geometry绘制的立体图

2、划分网格

Detaik of ^Inflation* - Inflation

图1.2 in flation参数设置

图1.3生成网格

3、输入参数

对面进行命名，两个输入口为inlet_hot （热水管），inlet_cool （冷水管）。出口为outlet。参数如下: 冷水入口端：直径30mm 温度10C 流速2m/s

热水入口端：直径50mm 温度80C 流速5m/s

出口端：直径50mm 压强1atm

湍流强度：l=0.16X Re A（-1/8）

图1.4 冷水入口设置

图1.5热水入口设置

图1.7计算过程

Outiine Boundary: outlet

□

Sources

Option

图1.6 出口设置

4、计算

数学方法：K-&湍流模型与能量方程 （迭代次数：最小值 1最大值100）

Details of outlet n Default Domain in Flow Analysis 1

Boundary Details Basic Setting a Plot Options □

Pressure Averag ing Average Over Whole Outlet

、分析

1、压强

在我们所建立的这个三通管模型中，流体的压强变化较为明显。建立一个三维坐标系如下图所示，以

中央的注水口为

Y 轴，以向上为正方向。其余两管延伸的方向为 Z

轴方向，以向右为正方向。过 Y 轴和Z 轴交点沿垂直 Y 轴和Z 轴的方向为X 轴方向，向外为正方向。

在X-Y 截面上，压强变化如下图所示。从如下所示的压强分布图中我们可以清楚地看到，冷水入口管道内压 强较大，沿Y 轴负方向呈现出逐渐减小的趋势。在这里我们分析一下，因为速度沿水流方向逐渐增大，重 力因素忽略不计，由伯努利方程 p+ p gz+(02)* p v A 2=C 可知压强逐渐减小。

View 1 *

图2.1 X-Y 截面压强分布示意图

在Y-Z 截面上，流体压强变化明显。从热水入口管道至其与竖直的冷水入口管道交接处，也是因为水流

速度越来越大，由伯努利方程 p+p gz+(72)* p v A 2=C 可知压强逐渐减小。另外，在管道交接处进一步研究，

冷水(速度为2m • s-1)和热水(速度为5 m • s-1)在此处汇合，在流动方向改变和流速分布变化的情况下， 会形成因形成的漩涡和由二次流形成的双螺旋流动产生的损失 •这就是在管道交接处右侧上侧靠上部分较右

侧其他位置的流体压强小的原因。在管道口交接处至出水口这一段管道中，虽然有沿程能量损失，但是， 因为两股水流的汇合，由连续性方程可知速度会明显增大，因此由整体来看，流体平均流速增大。同样，

RfVKur«f CcnlDdr'

J 閘日+D05

J 07^e*005

1 061C*DOS -

M3S-HJ05

-

'■ 1 00fc*0(B

# 3fC 时昭

& 0366*004

B 哉man

0 O22S o 竺

Dose (nn» □ 0E7 ¥ * 0