冷热水混合器内的流动与热交换模拟(fluent)

冷热水混合器内的流动与热交换模拟(fluent)

实验十冷热水混合器内的流动与热交换模拟一、实验目的

（1）熟悉Gambit和Fluent的用户界面和操作；

（2）学会使用Gambit建模和划分网格；

（3）学会使用Fluent求解器进行求解，并显示计算结果

二、实验原理

一个冷热水混合器的内部流动与热量交换问题。混合器的长宽均为20cm，，上部带3cm的圆角，温度为T=350K的热水自上部的热水管嘴流入，与下部右侧的管嘴流入的温度为290K的冷水再混合器内进行热量与动量交换后，自下部左侧的小管嘴流出。

三、实验步骤

1利用Gambit建立计算模型

步骤1：启动Gambit 软件并建立新文件

启动Gambit并且建立一个新的项目文件，文件名：mixer.dbs

（2）选择求解器

用菜单命令Solver: FLUENT5/6选择求解器为Fluent6.

步骤2：创建几何图形

（3）创建坐标网格

按照下图1~5创建坐标网格，先创建X坐标的网格，在第3步选择X，完成4、5步骤后，再重复1~5步骤，在第3步选择Y，最终得到XY从-10到10的坐标网格。

发现工作区的网格显示不完全，我们可以按右下角的工具按钮，使工作区调整至显示出整个网格。

（4）确定不同类型边界的交点和圆弧中心点

Ctrl+鼠标右键，在坐标网格上如上图所示，创建出所需要的各点。

（5）复制点

除了以上各点之外，每个小管嘴还需要外侧的2个点，我们可以通过点的复制来创建各个小管嘴外侧的点。

按照下图1~5的步骤，执行完第4步时，用Shift+鼠标左键选上所要复制的两个点，在第6步输入点要复制到的位置，上部管嘴外侧的点是原来点Y方向上+3的位置。

重复1~5步骤，创建下侧的两个小管嘴外侧的点，下侧小管嘴复制到在原来

点Y方向上移动-3的位置。

下：

（5）隐藏坐标网格显示

按照下图1~4将坐标网格线隐藏，以便于后面的操作。

（6）由点创建直线和圆弧线

按照下图1~4步骤创建出一条直线，第3步Shift+鼠标左键，选中直线两段的点

重复1~4步骤，创建出其他所需要的直线，最终结果如下图。

需要注意的是创建的直线时要选取最近的点，而且各直线不能重叠，否则在后面将线组成面的操作中，这些直线不能构成一个封闭的面。

按下图1~7步骤分别创建混合器的两段圆弧圆弧，

（7）由线组成面

按下图，1~4步骤，将线组成面，其中第3步，用Shift+鼠标左键，选中组

成各面的线，组成面的各直线，必须能构成一个封闭的空间。

三个矩形也组成面，这个我们得到了4个面如下：

步骤3：网格划分

（8）划分各面的网格

划分网格首先要将组成各面各线按照一定的方式划分，按照右图1~6

步骤操作，第3步，用Shift+鼠标左键选中需要划分的直线。第4步，用鼠标右

键选则划分类型为interval count，即按照个数划分。

重复操作以上1~6步骤按照下图的数目，将一个面的组成各线进行等分划分。

按照下图1~4步骤划分出网格，第3步Shift+左键选中要划分网格的面

按照上述同样的操作，将小管嘴矩形两边划分成5等分，最后划分网格如下。

步骤4：边界条件类型的指定

（9）设置边界类型

步骤 6：网格文件的输出

（10）导出网格文件用菜单明File:Export : Mesh…，在弹出的对话框中输入要导出网格文件的路径和文件名后，按Accept 按钮，将网格文件导出最后用菜单命令File: Exit 关闭Gambit 回话，在退出之前，Gambit 会问是否保存当前的项目，点击Yes 将项目保存。

2 用Fluent

求解

外边

Velocity_inlet （速度入

口）类型的边界；第6步输入入口的名字

inlet1，然后按Apply 按钮增加一个入口。

重复1~7步骤，在第4步

选中冷水入口的边，在第

6步输入名字inlet2，创

建冷水入口inlet2。重复1~7步骤，在第4步

选中混合水出口的边，第

5步选中的边界类型为

用Fluent求解包括导入和检查网格、建立求解模型、设置边界条件、求解、显示计算结果等。

步骤1：网格文件的读入、检查及显示

（1）网格的导入和检查及有关操作

启动Fluent6后，在以下窗口中选2D求解器，后按Run，进入Fluent。

用菜单命令Flie: Read: Case…，在打开对话框中，指定到在Gambit中导出的网格文件e:\example\mixer.msh，点击OK后，将网格文件导入到Fluent中。

Fluent读入网格文件“mixer.msh”时，并菜单命令Grid: Check检查网格。

网格检查列出了X,Y的最大和最小值，同时还报告了网格的其他特性，如单元格的最大体积、体积和最小体积、面积等，报告的最小体积不能为负值，否则Fluent无法进行计算。

为了保证网格质量，可以用菜单命令Grid: Smooth/Swap平滑和交换网格。在弹出对话框中点击Smooth按钮，再按Swap按钮，重复操作，直到报告中无需要交换的面为止。

No nodes moved, smoothing complete.

Done.

Number faces swapped: 0

Number faces visited: 1520

用菜单命令Grid: Scale确定长度单位，在弹出的对话框中将Grid Was Create in中选成cm，然后点击Change Length Units 按钮，最后点击Scale按钮，对话框显示如下图，最后按Close按钮关闭对话框。