冷热水混合器内地流动与热交换模拟(fluent)
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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
按照右图1~7步骤设置边界类型 注意:
第3步要用鼠标右键选Edges 类型;
第4步用Shift+鼠标右键选中热水进口管嘴的最外
边
第5步要用鼠标右键选中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Outflow ,在第6步输入名字outlet ,创建出口边界outlet
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。