fluent計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)案例

2017-04-08  by:CAE仿真在線(xiàn)  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

一個(gè)冷、熱水混合器的內(nèi)部流動(dòng)與熱量交換的問(wèn)題。溫度為T(mén)=350K自上部的熱水小管嘴流入,與自下部右側(cè)小管嘴流入的溫度為290K的冷水在混合器內(nèi)進(jìn)行熱量與動(dòng)量的交換后,自下部左側(cè)的小管嘴流出?；旌掀鹘Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

• 利用坐標(biāo)網(wǎng)格創(chuàng)建節(jié)點(diǎn);

• 在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間創(chuàng)建直線(xiàn);

• 利用圓心和端點(diǎn)創(chuàng)建一段圓弧;

• 由邊創(chuàng)建面;

• 對(duì)各條邊定義網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的分布;

• 在面上創(chuàng)建網(wǎng)格;

• 定義邊界類(lèi)型;

• 為FLUENT5/6輸出網(wǎng)格文件。

• 讀入網(wǎng)格文件;

• 確定長(zhǎng)度單位為cm;

• 確定流體材料及其物理屬性;

• 確定邊界條件;

• 計(jì)算初始化并設(shè)置監(jiān)視器;

• 使用分離式、隱式求解器求解;

• 利用圖形顯示方法察看流場(chǎng)與溫度場(chǎng);

• 使用能量方程的二階差分格式重新計(jì)算,改善溫度場(chǎng)的計(jì)算;

1、利用GAMBIT建立混合器幾何模型,如圖2。

圖2 混合器幾何模型

2、混合器幾何邊線(xiàn)網(wǎng)格劃分,如圖3。

3、混合器內(nèi)部網(wǎng)格劃分,如圖4。

圖3 混合器邊線(xiàn)網(wǎng)格

圖4 混合器內(nèi)部網(wǎng)格

4、設(shè)置邊界類(lèi)型,如圖5。

5、確定求解器為FLUENT 5/6。

6、輸出網(wǎng)格并保存,如圖6。

圖5 邊界類(lèi)型設(shè)置對(duì)話(huà)框 圖6 輸出網(wǎng)格對(duì)話(huà)框

啟動(dòng)FLUENT的2D求解器。

1、網(wǎng)格相關(guān)操作

1)讀入網(wǎng)格文件,并檢查,如圖7、8。

圖8 網(wǎng)格檢查信息反饋

圖7 讀入網(wǎng)格文件信息反饋

2)確定長(zhǎng)度單位為cm,如圖9。

圖9 長(zhǎng)度設(shè)置對(duì)話(huà)框

3)顯示網(wǎng)格,如圖10。

圖10 混和器網(wǎng)格圖

2、建立求解模型

1)采用分離式求解器、隱式算法、2D空間、定常流動(dòng)、絕對(duì)速度,其余默認(rèn)。

2)設(shè)置k-epsilon湍流模型,保持默認(rèn),如圖11。

3)激活能量方程。

3、設(shè)置流體的物理屬性

創(chuàng)建water新流體,并設(shè)置其物理屬性,如圖12。

圖11 k-epsilon湍流模型設(shè)置

圖12 流體材料物理屬性對(duì)話(huà)框

4、設(shè)置邊界條件

1)設(shè)置流體,選擇上一步已定義的water。

2)設(shè)置入口速度邊界條件,如圖13。

圖13 inlet1速度邊界設(shè)置對(duì)話(huà)框

Inlet2入口溫度為350K,其余與inlet1相同。

2)設(shè)置出流口邊界條件,只需制定outflow邊界性質(zhì)即可。

對(duì)于壁面,保持默認(rèn),不作更改。

4、求解

1)流場(chǎng)初始化,如圖14。

圖14 流場(chǎng)初始化對(duì)話(huà)框

2)設(shè)置監(jiān)視器窗口,監(jiān)測(cè)特殊截面上物理量的變化,如圖15、16。

圖15 表面監(jiān)視器設(shè)置

圖16 表面監(jiān)視器定義

3)開(kāi)始進(jìn)行300次迭代計(jì)算。

出口截面上的平均溫度與平均速度監(jiān)視器窗口的曲線(xiàn)如圖17。由監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)可以看出,迭代140次后,出口截面上的平均溫度已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)了。

5、顯示計(jì)算結(jié)果

圖18 速度分布圖

圖19 溫度分布圖

圖20 速度矢量圖

圖21 混合器內(nèi)的等壓線(xiàn)圖

圖22 出流口截面上的溫度分布圖

6、使用二階離散化方法重新計(jì)算

以上的求解使用的是一階離散化方法。一般來(lái)說(shuō),其計(jì)算結(jié)果收斂性不理想,數(shù)據(jù)會(huì)上下波動(dòng)。為改善求解精度,往往將能量方程改為二階離散化方法重新計(jì)算。

1)設(shè)置能量方程的二階離散,降低松弛系數(shù),如圖23。

圖23 求解器設(shè)置對(duì)話(huà)框

2)繼續(xù)進(jìn)行200次迭代計(jì)算。

3)溫度分布,如圖24。

圖24 溫度分布圖

將此圖與前面的溫度分布圖比較,可以看出溫度分布得到較好的改善。

來(lái)自網(wǎng)路

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