搜索fluent計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)案例
2017-04-08 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
問(wèn)題:
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=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。混合器結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1 利用GAMBIT建立混合器計(jì)算模型
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利用坐標(biāo)網(wǎng)格創(chuàng)建節(jié)點(diǎn);
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在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間創(chuàng)建直線;
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利用圓心和端點(diǎn)創(chuàng)建一段圓弧;
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由邊創(chuàng)建面;
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對(duì)各條邊定義網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的分布;
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在面上創(chuàng)建網(wǎng)格;
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定義邊界類型;
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為FLUENT5/6輸出網(wǎng)格文件。
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2 利用FLUENT 5/6 求解器進(jìn)行求解
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讀入網(wǎng)格文件;
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確定長(zhǎng)度單位為cm;
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確定流體材料及其物理屬性;
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確定邊界條件;
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計(jì)算初始化并設(shè)置監(jiān)視器;
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使用分離式、隱式求解器求解;
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利用圖形顯示方法察看流場(chǎng)與溫度場(chǎng);
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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 混合器邊線網(wǎng)格
圖4 混合器內(nèi)部網(wǎng)格
4、設(shè)置邊界類型,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 邊界類型設(shè)置對(duì)話框 圖6 輸出網(wǎng)格對(duì)話框
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)視器窗口的曲線如圖17。由監(jiān)測(cè)曲線可以看出,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。
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圖17 出口平均溫度變化曲線 |
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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