管内流动的模拟(fluent).docx

模S!模型管的直径为1八长度2（）"j"几何模型是对称的,因此只对管道的一半进行模拟.水以0.015，/S的速度从进H边界进入.流动讲送数为15000.1 .建立模型及网格划分建立模蟹及网格划分的步骤在此处时时省略,以后后时机再补上。这里直接读入网格文件ppe.rmh.开启HUent3D双精度求耨器（DOUbICPmCISiOn）.（这里是典型的狭长管道,能要开启双精度求解器）.读入的格后应检在网格及网格尺寸，通过Mesh下的CheCk和Sca1.e进行实现，这里不做详细描述。2 .求解模型的设定求解涔设置这里保持蚊认的求解参数，即携于压力的求解器定常求解。卜面说一说Pressure-based和Density-based的区别：a-Pressure-BasedSo1.vcr是HUCnt的优势,它是基于J卡力法的求解如使用的是压力修正算法.求解的控制方程是标显形式的.擅长求好不可压缩流动，对于可压流动也可以求解：Hucm6.3以前的版本求解器，只有SegregatedSo1.ver和Coup1.edSO1.Ver,其实也Pressure-BasedSo1.ver的两种处理方法：b.DCnSiIy-BaSCdS“ver是HUCnt6.3新开展出来的,它是基于密度法的求科零，求解的控制方程是矢麻形式的，主要惠散格式有Roc.AUSM+,该方法的初史是让F1.uent具有比拟好的求好可压缩流动能力，但目前格式没有添加任何限制器，因此还不太完善：它只有COUP1.ed的算法:对于低速问胞，他们是使用Preconditioning方法来处理，使之也能切计算低速向遨。Dcnsiiy-BascdSo1.vcr下肯定是法fjS1MP1.EC.P1.SO这些选项的.因为这些都是乐力蟋正算法.不会在这种类型的求解器中出现的：一股还是使用Pressure-BasedSo1.vcr解决问题。基F压力的求解器适用于求解不可压缩和中等程度的可压缩流体的流动同时，而暴于宙度的求解器最初用于高逑可压缩流动问题的求斜，虽然目前两种求解器都适用于各类流动问鹿的求解（从不可压缩流动到高度可压缩流动）,但对于高速可欢缩流动而言.使用基于密度的求解器通常能获得比基于压力的求解器更为精确的结果.流动模型设置。这里使用的是人一£湍流模蟹,DefineMode1.Viscous,a.这里我们使川的淌流模型是StandardA-E模型,这种模型应用较多,计算Ift适中,有较多数据积米和比拟高的精度,对于曲率较大和压力梯度较强等复杂流动模拟效果欠佳.一股工程计算郴使用该帙型我收敛性和计究精便能泄足一般的工程计算要求，但模拟旋流利境流时有缺陷。b.壁面因数的选择，我们这里选择的是，增强地面函数法。其不依敕攀面法那么,对于笈杂流动,特别是低南诺数流动很适宜.其缺点在于,要求网格密.因而要求计算机处理时间长.内存大.（这里选择增强壁面函数,并没有说明原因，我认为是考虑雷诺数较小的缘故.）3 .材料物性设*设置材料为waier-1.kui<1.(h20<1.>>.Define/Maieria1.s,这里.不再详述。4 .计第城设置一般来讲.计算域与边界条件在建模时已确定,这里只是根据具体需要.设置相关参数.计算域在这里默认.DetinbCCHZonCCCnditions,i殳定流体介J成为液态水.5 .边界条件设置设置进口的边界条件.从Zone列次中选择in1.et.并设置Typc为ve1.ocity-in1.et.再单击Edit弹出Vc1.ocicyIn1.ct对话框.Moinen1.uni设置:设置入口速度为设015zws,而SpecificationMethod中的设置如图。fi-Turbu1.enceSpecificationMethod(湍流定义方法)卜拉列表中，可以简单地用一个常数来定义湍流参数,即通过给定湍潦强度、湍流粘度比、水力直径或前流特征长在边界上的值来定义流场边界上的谢流，这里.选择IiHensityandHydrau1.icDiameter,湍流强度与水力直径确实定存相应的计算方法，这里只是采用估算来加以确定。计算而诺数：Re=丝也.可求得Re为15()00本文给出了Turbu1.entIntensity的计徵公式:Turbu1.entIntensity=0.16Re,.«4得到其值为4.8（初未理解该公式,留予以后讨论）设置出口的边界条件，从Zone列表中选择out1.et.并设置Iypc为PrCS!iuncout1.et.再单击1.dit弹出PressureOut1.et对话框.压强出口边界条件在流场出口边界上定义好压，而静压的但仅在流场为亚声速时使用.如果在出口边界上流场到达超音速，凰么边界上的压强将从流场内部通过差俏得到,其他流场变呆均从流场内部通过插值获得。MomCntUm设?1.使用默认的表压参数G1.因为*11为大气压,而SPCeifkaIionMethod中的设置如图.而对于模型,这里的紊流参数和前面相同,设置如图：6 .求解So1.utiunMethods：S:Momentum.Turbu1.en1.KineticEnergy和Turbu1.entDissipationRate卜拉列表中均选择SCCondOrdCrUPWind,因为流场并不红杂,所以用户可以宜接使用高阶格式.如果是更杂流动，那么推荐使用一阶格式块褥收敛后，再设置离散格式为高阶格式.So1.utionMethodsPressure-VdodtyCoup4ngSIMP1.ETSpa3Dtsaeggnyadiem1.eastSquaresCdBasedPressureStandard；MomentumFrstOrdcrUpwndTbucrKrCtKE-crgyFrstOrderUpwndrtxentDggpabonRateFrstOrderpM11d“ssientFOtn7IaOon1.:一Z3INon-IterativeTimeAdvancementFrozenRuxFormJabon;PseudoTransent1.HOderTwmRe1.axabonIOPtonSDefau1.t国So1.utionInitia1.ization：对于稳态同题，计比的初始化并不显得加么无要，这里只将Computefrom下拉列表中选择in1.et.然后点击Initia1.ize按钮。激活残差图,并设置收敛标准.So1.vcMoniiors1-RcsiduaIs,在所.有方程式的Abso1.uteCriteria文本框中输入IC-O6.RunCa1.cu1.ation：设置迭代步数，开始迭代，这里设置为400,7 .后处理创立等值面图.Surfoccziso-Surfacc.从FrCmSUrfaCC列衣中选择Symmetry.AkSurfaceofConstant下拉列表中选择Mesh和X-Coordinaie,在Iso-Va1.ues文本框中输入0,在NewSurfaceName文本框中输入Ceng1.ine,这个面显示沿管道轴线的速度变化。创立另，个平面H),不选择FromSUrfMe列表中的Symme1.ry,在NeWSurfaCeName文本框中输入X-O创立XY图Disp1.ayP1.o<sXYP1.ot单击SeiUp按钮，婵出So1.utionXYP1.ot对话框，从Surfaces列表中选择centre-1.ine>设冏P1.otDirection为X=0.Y=O和Z=1.从YAxisFUnCt沁n下拉列表中选择Ve1.ocity和ZVe1.ocity单击Axes按钮,弹出AXCSSo1.utionXYP1.o(对话枢勾选OPtiOnS选项组中的MajOrRu1.es发选框和MinorRu1.es史选框，同理对Y轴也做同样操作，最后小击PkwQSo1.utionXYP1.otS*NPosibon(m)zvk¾Dec07.2012ANSYSF1.UENT140(3d.,Perrt.SkB)如下图的速度图可以用来计算管道入口段的长度，速度到达99.9%时的印离即为入口段长度，由以上计算得到的图.入U段长度为15.19,”(此处计算结果并不是这样.原因有待于进一步研究),这与本书参考文稣的报告值相符.计算出口的摩擦系数摩擦系数被用以表示管道的压降，其定义为：.2PD其中“为沿管道长度的压降.C为管道直径，V为管道横极面的平均速度，P为流体密度压力平衡后,剪切力使该式的形式变为:式中，r为壁面的剪切应力。创立壁面和出口交界面的线.SurfacakoSurfacc从FromSurface列去中选持wa1.1.,从SurfaceofConstant下拉列表中选择Mesh和Z-Coordinate.在Iso-Va1.ues文本框中输入20.在NewSurfaceName文本框中输入wa1.1.-cut1.et.报告面积分RCportIRCSU1.tReports/SurfaccIntegra1.s计嶙出11的平均剪切应力，从RePoWIype下拉列表中选和Anja-WeighiedAverage,从Fie1.dVariab1.e1'拉列衣中选择Wa1.1.Ruxcs和Wa1.1.ShearStress.从Surfaces列表中选择wa1.1.-out1.et.单击Compute.AreaWeightedAVenIgC(PaMfaI)中显示的剪切力值为0.()0()85945718计算出口的平均速度从ReportTyPe下拉列表中选择Mass-WeightedAVCragC.从FiC1.dVariaNc下拉列表中选择Ve1.ocity和ZVekKiiy,从SUrfaCe$列去中选择Ouue1，单击ComPU1.eMass-Weightedverage<nVs）,1.,显示平均速度值，摩擦应力以下式计的显示壁面Y'的（ft.Disp1.ayZGniphicsandAniIndIiQnfConKH1.rS.设置如图结果如图2*e*01工&处234e0121012001101auo172»«011491.147e0iIIMeHMI122eM11C*019700Mi1.4to*°0r>ooiwo47*003s>oo200/AC<riourOfWa1.1.YWuftDeC07.2012ANSr8F1.UENT14OQd.,ptrrt.fi9)大多数计算域的个值大于5（这里似乎并不是这样），除了进口附近节点以外。这说明增强型壁面处理方式作为壁面函数是可以接受的。激活镜像平面，杳看完整几何模型。Dispkiy/Views.从MirrorPkIneS列衣中选择Symme1.ry,单击App1.y,如图“显示X=O平面的速度云图.Disp1.ayJGraphicsandAniniationj1.Contours.设置如图结果如图