fluent数值模拟例子

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fluent 案例

fluent 案例

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- 电池仿真计算:该案例使用Fluent中的电池仿真模块,基于前期实验获取的数据,根据NTGK模型模拟稳定的充放电过程。

计算原理是需要提供不同倍率下的DOD与电压曲线。

- 动网格实例:动网格模型可以用来模拟由于流域边界运动引起流域形状随时间变化的流动情况,如汽车发动机中的气缸运动、阀门的开启与关闭、机翼的运动、飞机投弹等。

- 离心泵空化:利用Fluent中的Mixture多相流模型仿真计算离心泵内的空化情况。

案例描述为离心泵入口总压0.6MPa,出口静压0.2MPa,叶轮旋转速度1200RPM。

流体域内介质为液态水,其在当前工作条件下饱和蒸汽压为3540Pa。

- 板式换热器CFD仿真:本案例在ANSYS2019R3中演示了如何利用Fluent进行板式换热器CFD仿真。

首先在SpaceClaim中建立几何模型,并进行命名边界条件,接着导入Fluent Meshing进行网格划分,然后利用Fluent进行求解,最后在CFD-POST中进行后处理。

这些案例展示了Fluent在不同领域的应用,如果你对其中某个案例感兴趣,可以继续向我提问。

fluent气穴现象的数值模拟仿真实例

fluent气穴现象的数值模拟仿真实例

21.3. 问题描述这个问题是考虑由于孔边缘变化剧烈而形成的气穴。

流动是压力流,入口压力5*105Pa,出口压力9.5*104Pa,孔的直径为4mm,D/d=2.88,L/r=8,D为入口直径,r为孔径,L 为孔长。

具体结构如图所示。

2D模式打开FLUENT,选择Double Precision.(多相流一般推荐Double Precision读取网格文件cav.msh.File》Read》Mesh...1、Check the mesh.检查网格选择窗口左面的General,在General中的mesh窗口中选择check。

以保证最小体积为正值。

2、Check the mesh scale.检查网格的尺寸在General中的mesh窗口中选择scale。

保持默认设置关闭Scale Mesh窗口Examine the mesh (Figure 21.2.Figure 21.2 The Mesh in the Orifice利用轴对称建立了一半的问题模型,四边网格朝向孔口方向逐渐细化,在孔内,网格的比率为1 。

在计算结束以后,可以沿对称轴对称显示结果。

由于气泡较小,流速很快, 重力忽略不计,完全轴对称. 否则的话,你就要建立一个3D模型了。

4、Specify an axisymmetric model.设定轴对称模型在General中的solver窗口中的Type选项中保持Pressure-Based(多相流必须选择pressure-based 求解器;在2D Space选项中,选择Axisymmetric。

注意:严谨的瞬态计算要准确的模拟气泡形成、发展、由喷嘴喷进以及破灭的不规则周期。

在这个练习,我们进行的是稳态的计算来仿真时间平均流中气泡在分离区域的出现。

在fluent窗口左侧选择 Models1、Enable the multiphase mixture model.设置多向混合流Models》Multiphase》Edit...A、在Model 选项中选择Mixture.“Multiphase Model”窗口出现.B、把Multiphase Model”窗口中Mixture Parameters 的Slip Velocity 前的对号出去.这里不选用Slip Velocity 。

fluent仿真案例

fluent仿真案例

fluent仿真案例Fluent仿真是一种广泛应用于工程领域的计算流体力学(CFD)软件。

它通过对流动、传热和化学反应等物理过程进行数值模拟,可以帮助工程师们更好地理解和优化各种设备和系统的性能。

下面将列举一些使用Fluent仿真的案例,以展示其在不同领域的应用。

1. 汽车空气动力学优化Fluent仿真可以对汽车外形进行流体力学分析,优化车身设计,降低风阻系数,提高车辆的燃油效率和稳定性。

2. 建筑空调系统设计通过Fluent仿真,可以模拟建筑内部空气流动和热传递,优化空调系统的设计和布局,提高室内空气质量,节约能源消耗。

3. 风力发电机翼型设计Fluent仿真可以模拟风力发电机翼型在风中的流动情况,优化翼型的气动性能,提高风力发电机的发电效率。

4. 燃烧室设计Fluent仿真可以模拟燃烧室内的燃烧过程,优化燃烧室的结构和燃料喷射方式,提高燃烧效率和减少污染物排放。

5. 石油钻井流体力学分析Fluent仿真可以模拟油井中流体的流动和压力变化,帮助工程师们优化钻井参数,提高钻井效率和安全性。

6. 医疗器械设计通过Fluent仿真,可以模拟医疗器械与人体组织的相互作用,优化器械的设计和材料选择,提高治疗效果和患者的舒适度。

7. 液压系统优化Fluent仿真可以模拟液压系统中液体的流动和压力变化,优化管路设计和阀门选择,提高液压系统的效率和响应速度。

8. 船舶流体力学分析通过Fluent仿真,可以模拟船舶在水中的流动情况,优化船体设计和推进系统,提高船舶的航行性能和燃油经济性。

9. 食品加工设备设计Fluent仿真可以模拟食品加工设备内部的流动和传热过程,优化设备的设计和操作参数,提高加工效率和产品质量。

10. 太阳能光伏板优化Fluent仿真可以模拟太阳能光伏板在不同光照条件下的温度分布和功率输出,优化光伏板的设计和散热方式,提高太阳能转换效率。

通过以上案例的描述,可以看出Fluent仿真在多个领域的应用广泛而深入。

ansys fluent中文版流体计算工程案例详解

ansys fluent中文版流体计算工程案例详解

ansys fluent中文版流体计算工程案例详解ANSYS Fluent是一种用于计算流体力学的软件,通过数值模拟的方式进行流体分析和设计。

在实际应用中,需要使用流体计算工程案例来验证仿真结果的准确性和可靠性。

下面将介绍一些常见的应用案例。

1.汽车空气动力学设计。

在汽车设计中,空气动力学是一个非常重要的因素。

使用ANSYS Fluent可以对汽车外形进行流体分析,如气流、气压、气动力等。

通过对气流的模拟,可以优化车身外形设计,提高汽车的性能和燃油经济性。

2.船舶流场分析。

船舶的流体设计是提高船舶速度和燃油经济性的重要因素。

使用ANSYS Fluent可以对船舶外形和水动力性能进行分析。

通过模拟船舶在水中的流动情况,可以优化船体外形和螺旋桨设计,提高航行效率。

3.风力发电机设计。

风力发电机是一种通过风力发电的机械设备。

通过ANSYS Fluent对风场进行数值模拟,可以预测风力发电机的性能和稳定性。

通过分析叶片的气动力学特性,可以优化叶片的设计,提高风力发电机的发电效率。

4.石油钻井液流分析。

石油钻井过程中,需要注入液体来冷却钻头并加速岩屑的排除。

使用ANSYS Fluent对液体的流动情况进行数值模拟,可以预测液体的流动速度和压降,优化钻井液的配比,提高钻井效率。

5.医用注射器设计。

医用注射器是一种常见的医疗器械。

通过使用ANSYS Fluent分析注射器的流场,可以优化注射器的设计。

通过预测注射器注射药液时的速度和压降,可以优化注射器的内部结构和开孔位置,提高注射的精度和安全性。

总之,ANSYS Fluent可以应用于各种流体力学领域,帮助工程师们进行流体力学设计与分析,取得更高效准确的结果。

这些案例都为设计和实施各种流体系统提供了指导,可以大大提高工作效率。

fluent 土木案例

fluent 土木案例

fluent 土木案例Fluent土木案例Fluent是一款流体力学模拟软件,可用于模拟各种流体现象,包括空气、水、油等。

在土木工程领域,Fluent可以用于模拟建筑物风荷载、水力学问题等。

本文将介绍一个Fluent在土木工程领域的应用案例。

案例背景:某城市的一座高层建筑在建设过程中出现了风荷载过大的问题。

建筑物位于城市中心,周围有许多高楼大厦,风场非常复杂。

为了解决这个问题,工程师们使用了Fluent进行数值模拟分析。

分析过程:1. 建立模型首先,工程师们需要建立一个建筑物的三维模型。

他们使用了CAD软件绘制了该建筑物的平面图和立面图,并将其导入到Fluent中进行三维重构。

由于该建筑物比较复杂,需要花费一定时间来完成三维重构。

2. 设定边界条件在模型建立完成后,工程师们需要设定边界条件。

由于该建筑物位于城市中心,周围有许多高楼大厦和道路,在设定边界条件时需要考虑这些因素。

工程师们将周围建筑物和道路的影响考虑在内,并设置了适当的边界条件。

3. 进行数值模拟在设定好边界条件后,工程师们开始进行数值模拟。

他们使用了Fluent中的风场模块,对建筑物受到的风荷载进行了模拟分析。

由于该建筑物高度较大,需要考虑不同高度处的风荷载情况。

4. 分析结果经过数值模拟分析,工程师们得出了该建筑物在不同风速下的受力情况。

他们发现,在某些风速下,该建筑物受到的风荷载超过了设计标准,存在安全隐患。

5. 优化方案根据分析结果,工程师们提出了一些优化方案。

他们通过增加建筑物表面的细节设计、改变建筑物形状等方式来减小风荷载。

然后再次使用Fluent进行数值模拟分析,并得出最终方案。

6. 结果验证最后,工程师们对最终方案进行了实验验证,并发现其有效性得到证实。

他们成功地解决了该建筑物在施工过程中遇到的风荷载过大的问题。

总结:通过Fluent的数值模拟分析,工程师们成功地解决了该建筑物在施工过程中遇到的风荷载过大的问题。

Fluent为土木工程领域提供了一种高效、准确、可靠的分析方法,为工程师们提供了有力的帮助。

fluent仿真案例

fluent仿真案例

fluent仿真案例Fluent仿真案例。

在工程领域中,仿真技术是一种非常重要的工具,它可以帮助工程师们在设计阶段就对产品进行全面的测试和验证,从而提高产品的质量和性能。

而Fluent作为一款流体力学仿真软件,在工程领域中有着广泛的应用。

本文将通过一个实际的案例,来介绍Fluent在仿真领域的应用。

我们以风力发电机的设计为例。

风力发电机是一种利用风能转换为电能的设备,其叶片的设计对其发电效率有着至关重要的影响。

在传统的设计过程中,需要进行大量的实验来验证叶片的设计,这不仅费时费力,而且成本较高。

而借助Fluent软件,我们可以通过数值仿真的方式来验证叶片的设计,从而减少实验次数,提高设计效率。

首先,我们需要建立风力发电机的数值模型。

在Fluent软件中,我们可以根据实际的几何尺寸和流体特性,建立风力发电机的三维模型。

然后,我们需要设定流场的边界条件,包括风速、气流密度等参数。

接下来,我们可以通过Fluent软件对风力发电机的流场进行数值模拟,得到叶片的受力情况、气流的流动情况等。

通过Fluent的仿真结果,我们可以对叶片的设计进行优化。

比如,我们可以通过改变叶片的形状、倾角等参数,来观察叶片受力情况的变化。

同时,我们还可以通过Fluent软件来模拟不同工况下的风场情况,从而验证叶片在不同环境下的性能表现。

通过Fluent的仿真,我们不仅可以在设计阶段就对风力发电机进行全面的测试和验证,而且还可以通过不断优化设计,提高风力发电机的发电效率。

这不仅可以节约大量的实验成本,而且还可以缩短产品的设计周期,提高产品的竞争力。

除了风力发电机,Fluent软件还可以应用于汽车空气动力学、航空航天领域、化工设备等领域的仿真。

通过Fluent的仿真技术,工程师们可以更加全面地了解产品的性能特点,从而优化产品设计,提高产品的质量和性能。

总之,Fluent作为一款流体力学仿真软件,在工程领域有着广泛的应用前景。

通过本文介绍的风力发电机的案例,我们可以看到Fluent在产品设计和优化方面的重要作用。

分离器数值模拟fluent

分离器数值模拟fluent

7.数值模拟与结果分析7.1数值计算方法简介计算流体力学作为流体力学研究中的一门新兴分支,正在工业和科研领域内发挥越来越重要的作用。

将CFD工具运用到分离机械的研究中,也成为工程技术人员改进设计、提高效率的有效手段,是CFD应用的前沿。

一些成熟的算法,模型也以商业软件的形式出现在工程及科研领域。

相比研究单位自行开发的计算程序,商业计算软件一般具有以下特点:①通用性广。

由于商业软件面向的用户对象广泛,处理的实际问题多种多样,因此其覆盖的应用范围要尽可能广。

②计算稳定性好。

多数软件经过不同研究领域内的算例测试,对不同类型的问题具有较好的适应能力。

③使用方便,商业软件经过不同友好的用户界面,方便用户的使用。

④一般商业软件也存在一些明显的不足,例如:算法相对陈旧,不能紧跟CFD研究领域内的最新成果;与不同行业内的实际要求存在一定的距离,难以将各研究单位已有的研究成果结合到商业软件中。

这在一定程度上限制了商业软件在工程实际中的应用。

FLUENT是由美国FLUENT公司于1983推出的CFD软件。

它是继PHOENICS软件之后的第二个投放市场的基于有限体积法的软件。

FLUENT是目前功能最全面、适用性最广、国内使用最广泛的CFD软件之一。

本文运用fluent软件对离心式分离器的内流场进行分析计算,fluent公司是享誉世界的最大计算流体力学软件供应商,fluent软件能够精确地模拟无粘流、层流、湍流、化学反应、多相流等复杂的流动现象。

应用领域包括:航空航天、汽车设计、生物医药、化学处理、石油天然气、发电系统电子半导体、涡轮设计、HVAC、玻璃加工等。

FLUENT 具有精度高,收敛快,稳定性好等特点。

Gambit是前置处理器,能针对及其复杂的几何外形生成三维四面体,六面体的非结构化网格及混合网格。

该模块还具有方便的网络检查功能,对网络单元体积、扭曲率、长细比等影响收敛和稳定的参数进行统计并生成报告。

7.2 计算流体力学基础在流体力学的研究中,常用的方法有理论研究方法、数值计算方法和实验研究方法。

FLUENT算例 (3)三维圆管紊流流动状况的数值模拟分析

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。

FLUENT实例5个(转自他人)

FLUENT实例5个(转自他人)

前言为了使学生尽快熟悉计算流体软件FLUENT以及更好的掌握计算流体力学的计算模型,本书编制了几个简单的模型,包括了组分燃烧、管内流动、换热和房间温度场四个方面的内容。

其中概括了二维和三维的模型,描述详细,可根据步骤建模、划分网格和计算以及后处理。

本书不可能面面具到并进行详细讲解,但相信读者通过本书的学习,一定能领会其中的技巧。

目录前言﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍1 燃烧器内甲烷和空气的燃烧﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍3 管内层流流动数值计算﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ 38 蒸汽喷射器内的传热模拟﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ 52 组分传输与气体燃烧算例﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ 75 空调房间温度场的模拟﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍102燃烧器内甲烷和空气的燃烧问题描述这个问题在图1中以图解的形式表示出来。

此几何体包括一个简化的向燃烧腔加料的燃料喷嘴,由于几何结构对称可以仅做出燃烧室几何体的1/4模型。

喷嘴包括两个同心管,其直径分别是4个单位和10个单位,燃烧室的边缘与喷嘴下的壁面融合在一起。

图1:问题图示一、利用GAMBIT建立计算模型启动GAMBIT。

第一步:选择一个解算器选择用于进行CFD计算的求解器。

操作:Solver -> FLUENT5/6第二步:生成两个圆柱体1、生成一个柱体以形成燃烧室操作:GEOMETRY-> VOLUME-> CREATE VOLUMER打开Create Real Cylinder 窗口,如图2所示a) 在柱体的Height 中键入值1.2。

b) 在柱体的Radius 1 中键入值0.4。

Radius 2的文本键入框可留为空白,GAMBIT 将默认设定为Radius 1值相等。

c) 选择Positive Z (默认)作为Axis Location 。

d) 点击Apply 按钮。

2、按照上述步骤以生成一个Height =2,Radius 1 =1并以positive z 为轴的柱体。

fluent模拟例子

fluent模拟例子

fluent--模拟例子第一章 一维稳态导热的数值模拟一、模拟实验目的和内容本模拟实验的目的主要有3个:(1)学生初步了解并掌握Fluent 求解问题的一般过程,主要包括前处理、计算、后处理三个部分。

(2)理解计算机求解问题的原理,即通过对系统进行离散化,从而求解代数方程组,求得整个系统区域的场分布。

(3)模拟系统总的传热量并与傅立叶导热定律的求解结果相比较,验证数值模拟的可靠性。

实验内容主要包括:(1)模拟一维稳态导热平板内的温度分布。

(2)模拟一维稳态导热总的传热量。

二、实例简介如图1-1所示,平板的长宽度远远大于它的厚度,平板的上部保持高温h t ,平板的下部保持低温c t 。

平板的长高比为30,可作为一维问题进行处理。

需要求解平板内的温度分布以及整个稳态传热过程的传热量。

三、实例操作步骤1. 利用Gambit 对计算区域离散化和指定边界条件类型步骤1:启动Gambit 软件并建立新文件在路径C:\Fluent.Inc\ntbin\ntx86下打开gambit 文件(双击后稍等片刻),其窗口布局如图1-2所示。

h tct 图1-1 导热计算区域示意图x y图1-2 Gambit窗口的布局然后是建立新文件,操作为选择File→New 打开入图1-3所示的对话框。

图1-3 建立新文件在ID文本框中输入onedim作为文件名,然后单击Accept按纽,在随后显示的图1-4对话框中单击Yes按纽保存。

图1-4 确认保存对话框步骤2:创建几何图形选择Operation→Geometry→Face ,打开图1-5所示的对话框。

图1-5 创建面的对话框在Width内输入30,在Height中输入1,在Direction下选择+X+Y坐标系,然后单击Apply,并在Global Control下点击,则出现图1-6所示的几何图形。

图1-6 几何图形的显示步骤3:网格划分(1)边的网格划分当几何区域确定之后,接下来就需要对几何区域进行离散化,即进行网格划分。

Fluent大作业

Fluent大作业

Fluent大作业——圆筒燃烧器内甲烷燃烧的数值模拟引言:根据公安部消防局的统计数据,2010年因火灾死亡的人数为1205人,其中多数人是因为火灾产生的有毒有害高温气体而死,因此研究火灾中有毒有害气体的分布有着重要意义。

下面以一个简单的模型,对一个圆筒燃烧器内的甲烷和空气的混合物的流动与燃烧过程进行研究,模拟其中的温度场、有害气体的分布情况。

问题描述:长为2m、直径为0.45m的圆筒燃烧器结构如下图所示,燃烧器壁上嵌有三块厚为0.005m,高0.05m的薄板,以利于甲烷与空气的混合。

燃烧火焰为湍流扩散火焰。

在燃烧器中心有一个直径为0.01m、长0.01m、壁厚为0.002m的小喷嘴,甲烷以60m/s的速度从小喷嘴注入燃烧器。

空气从喷嘴周围以0.5m/s的速度进入燃烧器。

总当量比约为0.76(甲烷含量超过空气约28%),甲烷气体在燃烧器中高速流动,并与低速流动的空气混合,基于甲烷喷口直径的雷诺数约为5.7X103。

图1燃烧器结构使用通用的finite-rate化学模型分析甲烷-空气混合与燃烧过程。

同时假定燃料完全燃烧并转换为CO2和H2O。

反应方程为CH4+2O2→CO2+2H2O反应过程是通过化学计量系数、形成焓和控制化学反应率的相应参数来定义的。

计算结果:图2采用恒定的Cp值(1000J/kg·K)计算的温度分布图3采用mixing-law计算的温度分布从上面两图可以看出,当Cp值恒定为1000J/kg·K时,最高温度超过2900K。

火焰温度的计算结果偏高,可以通过一个更真实的依赖于温度和组分热容模型来修正。

比热对温度和组分的依赖性将对火焰温度的计算结果有着明显的影响。

Mixing-law会得到基于全部组分质量分数加权平均的混合比热。

在Fluent中,还有一个Fluent物性数据库随温度变化的Cp(T)多项式,可以启动组分比热随温度的变化特性。

设置后的计算结果如图2,可以看出最高温度已经降低到大约2200K。

fluent模拟气体浓度分布案例

fluent模拟气体浓度分布案例

fluent模拟气体浓度分布案例在很多实际应用中,例如环境污染监测、生物医学研究等,需要对气体浓度进行分布模拟和预测。

其中,利用计算流体力学(CFD)技术进行数值模拟已成为一种有效的手段。

在CFD软件中,fluent是一个经典的流体动力学模拟软件,通过fluent模拟气体浓度分布,可以有效地分析空气流动、污染物扩散等问题,对相关行业的生产和环保工作具有重要意义。

下面,我们以模拟甲醛气体在室内扩散的情景为例,来说明如何利用fluent进行数值模拟的步骤与方法。

1.建立三维模型:在fluent中,首先需要建立甲醛扩散的三维模型。

假设房间为矩形空间,长宽高分别为5m、4m、3m,并设置一扇门。

在建立模型时,需要考虑到房间内的通风和流量情况,以及甲醛排放源的位置和强度。

可以选择使用fluent的内置几何建模工具或者将外部建模软件中的模型导入到fluent中进行后续处理。

2.设置边界条件:建立好模型后,需要设置空气的边界条件。

例如,可以设置入口处的空气速度为1.5m/s,出口处为压力出口。

此外,还需要设置甲醛的初始浓度和排放源的位置和强度,这是后续计算的重要参数。

3.设置气体物理性质:在进行数值模拟时,需要设置气体的物理性质,如密度、粘度、扩散系数等。

对于甲醛气体,在fluent中提供了标准的物理性质模型,如果需要可以自行设置相应的参数。

4.进行网格划分和质量检测:在进行数值模拟前,需要将空间划分成数值单元。

fluent提供了多种不同的网格划分算法,可以根据模型的复杂程度和计算要求来选择合适的网格划分方法。

划分好网格后,需要进行质量检测,确保每个单元的边长度和夹角符合要求,以避免对计算结果的影响。

5.进行计算和后处理:所有的设置完成后,可以进行数值模拟计算,得到甲醛的浓度分布情况。

在进行计算时,需要针对具体的问题选择合适的计算方法和求解器,例如质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程等。

计算时需要选择合适的参数和初始值,确保计算结果的准确性。

FLUENT实例-搅拌桨-动网格讲解

FLUENT实例-搅拌桨-动网格讲解

搅拌桨底部十字挡板流场分析动网格实例教程搅拌设备在各个行业运用的十分广泛,搅拌就是为了更够更快速更高效的将物质与介质充分混合,发生充分的反应,而搅拌中存在着许多不利于混合的情况,比如液体旋流。

为了解决这个问题,之前很多人提出在罐体的侧壁上增加挡板,可以抵消大部分旋流,然后大部分都是研究侧挡板的,对于底部挡板的研究十分少,本文就在椭圆底部挡板增加十字型挡板,对罐体中进行流场分析。

1.Gambit建模首先用Gambit建模图形如下:图1:Gambit建立的模型分为两个区域,里面的圆柱为动区域,外面包着的大圆柱设为静区域,静区域划分网格大,划分粗糙,内部动区域划分网格小,划分精细。

边界条件主要设置了轴,搅拌桨,底部挡板,上层液面。

以下就是fluent进行数值模拟。

2.fluent数值模拟2.1导入case文件2.2对网格进行检查Minimum volume的数值大于0即可。

图2网格检查2.3调节比例单位选择mm单位。

图3比例调节2.4定义求解器参数设置如图4所示图4设置求解器参数2.5设置能量线图5能量线2.6设置粘度模型,选择k-e模型k-e模型对该模型模拟十分实用。

图6粘度模型2.7定义材料介质选择液体水。

图7介质选择2.8定义操作条件由于存在着终于,建模时的方向向上,所以在Z轴增加一个重力加速度。

图8操作条件2.9定义边界条件在边界设置重,动区域如图所示,将材料设成水,motion type设成moving reference frame (相对滑动),转速设为10rad/s,单位可在Define中的set unit中的angular-velocity设置。

而在在轴的设置中,如上图所示,将wall motion设成moving wall,motion设成Absolute,速度设成-10,由于轴跟动区域速度是相对的,所以设成反的。

图9动区域边界条件图10轴边界条件2.10设置求解器求解器的设置如图11需将momentum改成0.5即可图11求解器2.11初值初始化在Slove中选择solution initialiation设置一下,初值全为0.2.12设置残留控制将plot点上,其他参数如图12所示。

Fluent教程案例7-油水两相流动数值模拟

Fluent教程案例7-油水两相流动数值模拟

实验七油水两相流弯管流动模拟-混合物模型弯管被广泛应用于石化、热能动力、给排水等工程领域的流体输送,其内部流体与管壁的相对运动将产生一定程度的振动而使管迫系统动力失稳,严重时会给系统运行带来灾难性的毁坏.而现今原油集输管线中普遍为油水两相流,流动复杂,且通过弯管时由于固壁的突变,使得流动特性更为复杂.因此,研究水平弯管内油水两相流的速度、压力分布等流动特性,不仅能够为安全输运、流动控制等提供依据. 还可为管线防腐、节能降耗措施选取等提供依据.混合物模型(Mixlure 模型)典型的应用包括低质量载荷的粒子负载流、气泡流、沉降旋风分离器等,混合模型也可以用于没有离散相相对速度的均匀多相流。

一、实例概述选取某输油管道工程管径600mm的90°水平弯管道,弯径比为3,并在弯管前后各取5m直管段进行建模,其几何模型如图所示。

为精确比较流体流经弯管过程中的流场变化,可截取图所示的5个截面进行辅助分析。

弯管进出口的压差为800Pa,油流含水率为20%。

2500500018002500600二、模型建立1.启动GAMBIT,选择圆面生成面板的Plane为ZX,输入半径Radius为0.3,生成圆面,如图所示。

2.移动圆面,选择圆面,Move在Global下的x栏输入1.8,完成该面的移动操作。

3.选取面,Angle栏输入-90,Axis选择为(0,0,0)→(0,0,1),生成弯管主体,如图。

4.在Create Real Cylinder面板的Height栏输入5,在Radius1栏输入0.3,选择AxisLocation 为Positive X,生成沿x方向的5m直管段,如图所示。

5.同方法,改变Axis Location为Positive Y生成沿y方向的5m直管段,如图所示。

6.将直管段移动至正确位置,执行Volume面板中的Move/Copy命令,选中沿y轴的直管段,在x栏输入1.8,即向x轴正向平移1.8。

Fluent数值模拟学习汇报1

Fluent数值模拟学习汇报1

不同边界条件下同一时刻的压力分布(t=0.022276s) 不同边界条件下同一时刻的压力分布(t=0.022276s)
不同边界条件下同一时刻的速度分布(t=0.022276s) 不同边界条件下同一时刻的速度分布(t=0.022276s)
不同边界条件下同一时刻的压力分布(t=0.022994s) 不同边界条件下同一时刻的压力分布(t=0.022994s)
通过这个算例的计算, 通过这个算例的计算,掌握了建立通过喷管空气的瞬时流动 模型。 模型。学习了怎样将定常条件的结果作为非定常情况的初始 条件和怎样设置隐式时间步长计算的参数。 条件和怎样设置隐式时间步长计算的参数。 同时学会了如何保存文件和在计算瞬时流动过程中使用文件 自动保存功能保存解的信息的条件下对瞬时流动进行后处理。 自动保存功能保存解的信息的条件下对瞬时流动进行后处理。 最后,掌握了如何用FLUENT的动画工具创建数据并观看动 最后,掌握了如何用FLUENT的动画工具创建数据并观看动 FLUENT 画。
pexit (t ) = 0.12 sin(ω t ) + pexit
ω = 1748.8 rad / s , pexit = 0.7369 atm
ω 为时间步长的圆频率
pexit 为平均出口压强
喷管示意图
本例涉及到的操作 利用GAMBIT 利用GAMBIT建立二维喷管计算模型的建模过程 GAMBIT建立二维喷管计算模型的建模过程
改变边界条件
将边界条件改为空气在1 将边界条件改为空气在1个大气压的作用下通过平均背压 0.843atm的缩放型喷管 的缩放型喷管。 为0.843atm的缩放型喷管。 喷管几何条件不变。 喷管几何条件不变。 背压正弦波的形式和参数不变。 背压正弦波的形式和参数不变。
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∂ ( ρ uφ ) ∂ ( ρ vφ ) ∂ ( ρ ∂x
+
∂ ∂φ ∂ ∂φ Γφ + Γφ + Sφ + S pφ ∂y ∂y ∂z ∂z
(1)
式中 φ 分别代表速度 u , v, w 、湍流动能 k 、湍流动能耗散率 ε 、混合分数 f 及其脉动均方值 g 和 焓 h ,当 φ = 1 时为连续性方程, Sφ 是由气相引起的源项或汇项, S pφ 是由固体颗粒引起的源项。 式(1)中源项及扩散系数的具体形式示于表 1。 O2、N2、CO2、CO、H2O 及气相燃料的质量分数由混合分数 f 及其脉动均方值 g 求得,气体 温度由焓 h 及各组分的质量分数计算。 颗粒的动量方程:
∂p ∂ ∂u ∂ ∂v ∂ ∂w + µeff + µeff + µeff ∂y ∂x ∂y ∂y ∂y ∂z ∂y
v

S pv
w

∂p ∂ ∂u ∂ ∂v ∂ ∂w + µeff + µeff + µeff ∂z ∂x ∂z ∂y ∂z ∂z ∂z Gk − ρε
dm p dt
H reac
(3)
式(3)中右边依次为对流传热、辐射传热、热解挥发份析出热和反应放热。
2 计算实例和网格处理
2.1 计算实例
本文以太原第二热电厂某台 DG670-140/540-8 型锅炉为计算实例,结构示意图如图 1(a) 。燃 烧设备为四角布置切向燃烧, #1、 #3 角形成对冲, #2、 #4 角在炉膛中形成φ736 假想切圆如图 1(b)。 整组燃烧器设置四层一次风喷口、六层二次风喷口和一层三次风喷口,二次风和一次风间隔布置, 每角燃烧器分为上下两组,整组燃烧器高 8.821m。 锅炉实际燃用的煤种为当地小窑煤,其煤质成分分析示于表 2 。煤粉细度: R90=14.5% , R200=1.2%。 表 2 燃料分析 Car 57.97 Har 2.45 Oar 2.70 Nar 0.99 Sar 4.94 Aar 23.27 Mt 7.68
S pz
0 0
k
ε
f
ε ( C1Gk − C2 ρε ) k
0
S pφ
0
g
h
∂f 2 ∂f 2 ∂f 2 Cg1µ eff + + − Cg2 ρε g / k ∂x ∂y ∂z
−QR
S ph S pYs
φ
1
Γφ
0

0
S pφ S pm
S pu
u
µeff
µeff
µeff µeff σ k µeff σ ε µ eff σ f µ eff σ g
µ eff σ h

∂p ∂ ∂u ∂ ∂v ∂ ∂w + µeff + µeff + µeff ∂x ∂x ∂x ∂y ∂x ∂z ∂x
FLUENT 第一届中国用户大会
670t/h 四角切圆燃烧煤粉炉炉内过程的数值模拟
670t/h 四角切圆燃烧煤粉炉 炉内过程的数值模拟1
范贤振 郭烈锦 高 晖 聂剑平2
西安, 710049 西安交通大学多相流国家重点实验室,


借助 FLUENT CFD 软件平台, 应用 Eulerian / Lagrangian 方法, 对 670t/h 四角切向燃烧煤粉锅炉 3 种不同工况 下炉内的流动、传热及燃烧进行了数值模拟。为减小数值伪扩散的影响,本文采用了改进网格系统的措施。通过 计算分析炉内的速度、温度和气相浓度场以及颗粒的运动轨迹,为锅炉的运行和改造提供了参考依据。
-3
(c)
CO2 浓度分布
3
图7
炉膛竖直中心截面的气相各组分浓度分布(单位 10 ㎏/m ,工况 1)
42
FLUENT 第一届中国用户大会
670t/h 四角切圆燃烧煤粉炉炉内过程的数值模拟
图 5 给出了工况 1 下的炉膛三个横截面上的速度分布,从下至上三个横截面依次为燃烧器第 二层一次风截面、介于折烟角与燃烧器之间的炉膛中间位置截面和炉膛出口中间位置截面。从图 中可以看出,从下至上大部分炉膛空间均存在强烈的旋转流场,旋转强度从弱到强,然后再逐渐 减弱,但到炉膛出口仍存在残余旋流。这都是四角切圆燃烧煤粉炉的固有特点。 图 6 示出了工况 1 下从#1 和#3 角燃烧器的第一层一次风喷口喷出的煤粉颗粒的轨迹。 可以看 出,绝大部分煤粉颗粒随着气流向炉膛上部运动,在上升的过程中逐渐燃尽;有少数煤粉颗粒由 于重力的作用落向灰冷斗而未燃尽,造成飞灰未燃尽损失。 图 7(a)、(b)和(c)分别表示在工况 1 时,炉膛竖直中心截面上 CO、O2 和 CO2 的浓度分布。浓 度图表明,炉内 CO、O2 和 CO2 的浓度分布与温度分布有很大关系,高温区对应着高的 CO 浓度 和低的 O2、CO2 浓度,在炉膛高温区煤粉与氧气发生剧烈燃烧反应,消耗大量的 O2 而主要生成 CO;然后在低温区 CO 再与过剩的 O2 反应生成 CO2,消耗高温区生成的 CO。由图 7(a)可以看出, 在接近折烟角处 CO 的浓度已经非常低了,表明在炉膛出口处的烟气中,CO 基本不存在。
39
Qnei,v,ar (MJ/kg) 23.370
Vdaf 11.67
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670t/h 四角切圆燃烧煤粉炉炉内过程的数值模拟
(a) 炉膛结构尺寸
(b) 燃烧器切圆
图1
炉膛结构尺寸和燃烧器切圆示意图
图 2 燃烧器区域某水平截面上的网格分布
图 3 第 4 层一次风水平截面的温度分布 (单位 K,工况 1)
(a) 工况 1(标准工况)
(b) 工况 2
(c) 工况 3
图4
各工况下炉膛竖直中心截面的温度分布(单位 K)
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670t/h 四角切圆燃烧煤粉炉炉内过程的数值模拟
图 5 各横截面上的速度分布(工况 1)
图6
煤粉颗粒的轨迹(工况 1)
(a)
CO 浓度分布
(b)
O2 浓度分布
du p dt
= FD ( u − u p ) + g x ( ρ p − ρ ) + Fx
(2)
方程(2)右侧依次为气相阻力、重力(包括浮力)和其他作用力。 颗粒的能量方程:
mpcp
dTp dt
4 = hAp (T∞ − Tp ) + Apε pσ (θ R − Tp4 ) +
dm p dt
h fg − f h
670t/h 四角切圆燃烧煤粉炉炉内过程的数值模拟
辐射传热、颗粒运动和气相流动及湍流燃烧,涉及到多相流动、传热传质和燃烧等多个学科。通 过试算比较,本文采用了适用范围广的 Standard k-ε 紊流模型模拟气相湍流运输,用混合分数概率密度函数 (mixture-fraction/PDF)[8] 模型模拟气相湍流燃烧,用 P-1 辐射模型 (P-1 radiation model)[9] 计算辐射传热,对煤粉挥发份的释放采用了双匹配速率模型 (the two competing rates model),煤粉颗粒的跟踪采用了随机轨道(stochastic tracking)方法。 表 1 气相守恒方程中的源项和扩散系数
2.2 网格处理
在四角切向燃烧锅炉的炉内流动计算中,炉膛四个角上的燃烧器的风口速度方向一般与直角 坐标的网格边界成约 45O 夹角,容易产生伪扩散,从而影响计算的准确性。为减少因网格而引起 的伪扩散的影响,本文对计算网格的划分进行了改进,使流动方向与网格边界的角度远离 45O,尽 可能以垂直于网格边界的方向进入计算微元体。图 2 示出了燃烧器区域某一截面上的网格。由图 可以看出绝大多数的网格满足流体流动方向以垂直于网格边界的方向进入计算微元体的要求。整 个计算区域使用 38×40×133(分别对应炉膛宽度、深度和高度方向)的非均匀网格,燃烧器区域 和燃烧器喷口附近的网格相对较密,以模拟该区域各物理量的剧烈变化。
1 数学模型和基本方程
1.1 数学模型
煤粉在炉膛内的燃烧是一个很复杂的物理、化学过程,它包括挥发份的释放、焦碳的燃烧、
1 2
国家 973 项目 G1999022308 项目和重点实验室访问学者基金资助项目内容 国家电力总公司西安热工研究院高工,多相流国家重点实验室访问学者 37
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670t/h 四角切圆燃烧煤粉炉炉内过程的数值模拟
表 3 锅炉不同工况下的运行参数 工 况 1(设计工况) 2 3 燃煤量(kg/s) 24.06 21.65 16.84 一次风风速(m/s) 22.0 19.8 15.4 二次风风速(m/s) 33.95 30.56 23.77 三次风风速(m/s) 43.73 39.36 30.61
µeff = µ + µt , µt = Cµ ρ k 2 / ε ,
Cµ = 0.09, C1 = 1.44, C2 = 1.92 , σ k = 1.0, σ ε = 1.3 , σ f = σ g = σ h = 0.7 ,
σ s = 1.0 , Cg = 2.80, Cg = 1.92
1 2
Ys
µeff σ s
Ws
∂u 2 ∂v 2 ∂w 2 ∂u ∂v 2 ∂v ∂w 2 ∂w ∂u 2 Gk = µeff 2 + + + + + + + + ∂x ∂y ∂z ∂y ∂x ∂z ∂y ∂x ∂z
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