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《高级专业软件及其应用》试题(考查)

2014-2015学年上学期

学号：2014223070148 姓名：肖遥成绩：

1.网格划分：

对如下三相分离器进行网格划分：

分离器直径Φ为3m，长为14.86m；内挡板厚度为0.02m。进口直径为0.6m，气相出口和油相出口直径为0.4m，水相出口直径为0.2m。

2.计算

三相分离器进口条件：空气、正辛烷、水的体积分率分别为0.1，0.3，0.6；处理量为600m3·d-1。

空气、正辛烷、水的密度分别为1.225，720，998.2kg·m3。空气、正辛烷、水的粘度分别为1.7894×10-5，5.4×10-4，1.003×10-3kg·m-1·s-1。表面张力系数为：水-空气0.07275N·m-1；水-正辛烷0.05095 N·m-1；正辛烷-空气0.0218 N·m-1。

选择合适的模型，对三相分离器的的运行过程进行模拟计算，判断此分离器是否满足需求。

3.后处理

给出切面：y=0处的三相的体积浓度分布，以及气体出口、油相出口、水相出口的体积浓度分布，计算各出口的浓度是否能够对三相流体进行有效的分离。

高级专业软件及其应用

学号：2014223070148 姓名：肖遥

一、前处理

1、用solidworks 画好三相分离器的一半。

2、导入用solidworks画的一半的三相分离器模型，File->Import Geometry->Parasolid中导入模型,更改单位为mm。并修复模型，Geometry->Repair Geometry

3、创建Parts，Model->Parts（右键）->Create Parts，分别定义流体入口，气体出口，油出口，水出口，壁面和对称面为INLET_FLOW,GAS_OUT,OIL_OUT,WATER_OUT,WALL,SYMMETRY.

4、创建Blocking，Blocking->Create Block，更改Parts名字为FLUID。

5、划分Blocking，Split Block->Selected->Block->Edge->Split Method->Prescribed point->Point

6、删除多余的块，Blocking->Delete Block

7、进行相关线关联，Blocking->Associate->Edit Associations->Associate Edge to Curve

8、划分O-Block，先划分大的管道为一个O-Block，再将流体入口，气体出口，油出口和水出口四个小管单独划分O-Block，Split Block->Ogrid Block->Select Block(s)->Select Face(s)

9、设置节点，Blocking->Pre-Mesh Params->Meshing Parameters->Edge Param

10、展示网格，选中Pre-Mesh->Display

11、检查网格质量，Blocking->Pre-Mesh Quality->criterion->Angle/Determinant 2x2x2

12、保存网格，先将网格非结构化，再进行保存。Pre-Mesh->Convent to Unstruct Mesh，输出Output->Select Solver->output solver(Fluent V6)->Apply，再write input->No->打开->output file(xiaoyao)

二、条件的设置

模型选择

FLUENT 中提供的湍流模型主要有单方程（S-A）模型、k−ε模型、雷诺应力（RSM）模型、大涡模拟（LES）模型以及分离涡模型等。其中，使用最为广泛的是k−ε模型，而k−ε模型又可以分为标准k−ε模型、可实现（Realizable）k−ε模型以及重整化k−ε模型。标准k−ε模型的提出较早，优缺点很清楚，适合于初始的迭代以及参数研究等问题；重整化k−ε模型相比于前者，能够更好地计算流动中应变率较高或者存在较大程度的流线弯曲的情况，但该模型受限于完全发展的湍流流动情况。一般情况下，都是选择标准的k−ε模型。

进口边界条件

FLUENT提供的入口边界条件有很多种，常用的入口边界条件主要有质量入口边界、压力入口边界以及速度入口边界。

出口边界条件

出口边界条件主要包括出流边界、压力出口边界、排风口边界、排气扇边界和压力远场边界等。出流边界是限制最少的出口边界条件，它适合于出口处速度

以及压力都未知的情况，因此不需要给定出口处的压力和速度值。但是出流边界要求出口处的流动是属于完全发展的流动，即出口处的流动完全由区域内部的流动逐渐推出，而出口处的流动情况对上游没有任何影响。该边界仅需要对出口处的出流量权重进行设置。压力远场边界仅适用于可压缩的气体流动，它描述的自由可压流动是位于无限远处的。该边界应该尽量远离计算区域，以得到比较理想的计算结果。压力远场需要定义的参数比较多，包括静压、流动方向、湍动能等。压力出口边界基本上用于出口压力为已知或者可以通过其它途径估算的情况。该边界除了需要制定出口处的压力以外还需要设置湍动能以及耗散率、出口回流的方向等参数。

由于分离器出口处的速度待求，但其出流情况会影响到内部流场，所以不适合使用速度出口或出流边界，而分离器内油和水需要使用液位检测装置控制油出口和水出口的开闭从而控制液位，FLUENT 中没有阀控的功能，因此以压力变相实现液位的大致控制，即选用压力出口。

三、解算

导入mesh网格,修改尺寸,核查是否有小于0的体积,在General里面勾选重力因素Gravity。选择混合模型和标准的k-epsilon湍流模型。

FLUENT对多相流的模拟主要可以使用三种模型，分别是VOF（Volume of fluid）模型、混合（Mixture）模型以及欧拉（Eulerian）模型。Mixture模型是经过简化的多相流模型，它忽略了一些不重要的因素，并且假定了混合流中的各相在局部上的平衡，从而在不失精准的情况下可以实现较快的收敛计算，因此选择混合模型。

输入所需物料，找到液态水和液态的正辛烷。设置相，将水相设置为相一，空气相设置为相二，油相设置为相三，并设置相间的表面张力，相二（油）的粒径设为1mm，相三（空气）的粒径设为0.5mm。

设置边界条件，将物料进口设置为速度进口，三个出口设置为压力出口，镜像界面设置为symmetry。进口的湍流强度设为5%，水力直径为0.6m，进口表压为0，进口的流速都设为0.2m/s，并设置油相和空气相的体积分数分别为0.3