基于Fluent的混合彎管流場(chǎng)的數(shù)值模擬.pdf

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1、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造第9期2011年9月MachineryDesign&Manufacture211文章編號(hào):1001—3997(2011)09—0211-o2基于Fluent的混合彎管流場(chǎng)的數(shù)值模擬木周毅閆光輝(天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)汽車與交通學(xué)院,天津300222)NumericalsimulationforflowfieldofmixedelbowbasedonfluentZHOUYi,YANGuang-hui(TianjinUniversityofTechnologyandEducation,Automotive

2、andTransportation,Tianjin300222,China)【摘要】彎管在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域正得到越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。以工業(yè)生產(chǎn)最常見(jiàn)的一種彎管體為研究對(duì)象,利用計(jì)算流體力學(xué)技術(shù),首先對(duì)彎管體進(jìn)行物理建模,設(shè)定各項(xiàng)基本參數(shù),通過(guò)FLUENT軟件對(duì)彎管內(nèi)溫度、壓力、速度等參數(shù)做了全面詳細(xì)的二維數(shù)值模擬,最后將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圖形化顯示,得到了各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的極值及其所在部位等重要的設(shè)計(jì)及優(yōu)化依據(jù),形象具體的研究分析了彎管內(nèi)流體狀態(tài)。關(guān)鍵詞:FLUENT;混合彎管;流場(chǎng);模擬【Abstract】Elbowsa

3、reused1Tl~reandre,oreindiverseareasofindustryproduction.Bytakingacon-ilionelbowasaresearchobject,physicalmodelingis£builtwiththehelpoffluidmechanicscomputa-tion,inwhichbasicparametersaresetandadetailedcomprehensive2Dnumericalsimul~ionforparame—ter$such儺temper

4、atureinsidetheelbow.pressureandspeed.etc.isdonebasedonFluent.Thentheresultsareshownbydiagrams,thusimportantdesignandoptimizingbasissuchasextremevaluefordesignre-quirementandthelocationareobtained,andvividanddetailedstudyandanalysisonthefluidstatusinsidetheelb

5、owisdone.Keywords:FLUENT;Mixedelbow;Flowfield;Simulation中圖分類號(hào):TH16,0353文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Alljl百混合彎管在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域正得到越來(lái)越多的運(yùn)用,其在水利、能源、汽車、化工等方方面面扮演著重要的角色。對(duì)混合彎管內(nèi)部不同流體流動(dòng)所形成的流場(chǎng)具有復(fù)雜的流體狀態(tài),研究分析彎管內(nèi)部壓力、溫度、速度等流場(chǎng)狀態(tài)對(duì)于指導(dǎo)設(shè)計(jì)符合各領(lǐng)域工作要求的彎管具有非常大的意義。基于FLUENT軟件,利用GAMBIT模塊對(duì)彎管進(jìn)行物理建模,通過(guò)FLUENT計(jì)算軟件設(shè)定各項(xiàng)計(jì)算參

6、數(shù),對(duì)彎管體內(nèi)部流場(chǎng)的各種狀態(tài)進(jìn)行了定量的數(shù)值模擬分析。圖1混合管道物理模型及其網(wǎng)格劃分晴況其次,最重要的參數(shù)設(shè)定是邊界條件的設(shè)定。在本次模擬2模擬分析中,左側(cè)和下側(cè)的兩個(gè)流體進(jìn)口為進(jìn)口邊界,設(shè)定其進(jìn)口邊界條基于Fluent軟件平臺(tái)對(duì)混合彎管進(jìn)行模擬分析時(shí)主要步驟Ⅲ件為速度進(jìn)口邊界,流體進(jìn)入方向?yàn)榇怪迸c進(jìn)口邊界面;上側(cè)的有:(1)基于Gambit模塊建立計(jì)算模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分;(2)基于流體出口為出口邊界,設(shè)定其出口邊界條件為出流邊界;混合彎Fluent設(shè)置計(jì)算參數(shù)并進(jìn)行計(jì)算;(3)計(jì)算結(jié)果的后處理,實(shí)現(xiàn)計(jì)管壁面

7、邊界設(shè)定為靜止的絕熱邊界。算結(jié)果圖形化。2_2數(shù)值模擬與結(jié)果分析2.1模型建立采用Fluent6.2.16對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行模擬計(jì)算。基于FLUENT軟件中的GAMBIT模塊,建立彎管的二維模在具體計(jì)算時(shí),采用分離隱式求解器進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算。由于彎擬模型,如圖1所示。設(shè)定溫度為290K的冷流體以0.20rrds的管段部分會(huì)有二次流和漩渦產(chǎn)生,因此粘性模型采用Realizablek—速度進(jìn)入模型左側(cè)入口,設(shè)定在彎管右下方人口處有溫度為s雙方程模型。近壁區(qū)采用標(biāo)準(zhǔn)的壁面函數(shù)來(lái)克服Re數(shù)后噌模型320K,速度為lm/s的熱流體進(jìn)

8、入,兩者在彎管內(nèi)部混合,相關(guān)參在壁面附近帶來(lái)的不足。其中,模型中的常數(shù)取為1.44;TKEPrandtl數(shù),如表1所示13]。數(shù)為1,TDRPrandtl數(shù)為1.2,能量Prandtl數(shù)為0.85~o表1初始模擬參數(shù)先采用一階離散化形式,大約進(jìn)行60次迭代計(jì)算后計(jì)算收斂,可以得到彎管的溫度和速度分布圖,如圖2所示。從圖中可以看出,一階離散化方法計(jì)算的結(jié)果的收斂性并不是很理

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