流体分析报告软件Fluent仿真无敌全过程
流体分析软件fluent仿真分析无敌全过程图
—以二维分析为例
导入二维模型
新建点
新建线（虚线）
分割面
fluent实例-油水两相管内流动模拟
油水两相流弯管流动模拟 弯管被广泛应用于石化、热能动力、给排水、钢铁冶金等工程领域的流体输送，其内部流体与管壁的相对运动将产生一定程度的振动而使管道系统动力失稳，严重时会给系统运行带来灾难性的毁坏。而现今原油集输管线中普遍为油水两相流，较单相流动复杂，且通过弯管时由于固壁的突变，使得流动特性更为繁杂。因此，研究水平弯管内油水两相流的速度、压力分布等流动特性，不仅能够为安全输运、流动参数控制等提供参考，还可为管线防腐、节能降耗措施选取等提供依据。 一、实例概述 选取某输油管道工程管径600mm的90°水平弯管道，弯径比为3，并在弯管前后各取5m直管段进行建模，其几何模型如图所示。为精确比较流体流经弯管过程中的流场变化，截取了图所示的5个截面进行辅助分析。弯管进出口的压差为800Pa，油流含水率为20%。 二、模型建立 1.启动GAMBIT，选择圆面生成面板的Plane为ZX，输入半径Radius为0.3，生成圆面， 如图所示。
2.选择圆面，保持Move被选中，在Global下的x栏输入1.8，完成该面的移动操作。 3.选取面，Angle栏输入-90，Axis选择为（0,0,0）→（0,0,1），生成弯管主体，如图所 示。
4.在Create Real Cylinder面板的Height栏输入5，在Radius1栏输入0.3，选择Axis Location 为Positive X，生成沿x方向的5m直管段，如图所示。 5.同方法，改变Axis Location为Positive Y生成沿y方向的5m直管段，如图所示。
6.将直管段移动至正确位置，执行Volume面板中的Move/Copy命令，选中沿y轴的直管 段，在x栏输入1.8，即向x轴正向平移1.8。然后选中沿x轴的直管段，在x栏输入-5，在y栏输入-1.8，最后的模型如图所示。 7.将3个体合并成一个，弹出Unite Real Volumes面板，选中生成的3个体，视图窗口 如图所示。
第2章,fluent基本物理模型
第二章，基本物理模型 无论是可压、还是不可压流动，无论是层流还是湍流问题，FLUENT 都具有很强的模拟能力。FLUENT 提供了很多数学模型用以模拟复杂几何结构下的输运现象（如传热与化学反应）。该软件能解决比较广泛的工程实际问题，包括处理设备内部过程中的层流非牛顿流体流动，透平机械和汽车发动机过程中的湍流传热过程，锅炉炉里的粉煤燃烧过程，还有可压射流、外流气体动力学和固体火箭中的可压反应流动等。 为了能模拟工业设备和过程中的流动及相关的输运现象，FLUENT 提供了许多解决工程实际问题的选择，其中包括多空介质流动，（风扇和热交换器）的集总参量计算，流向周期流动与传热，有旋流动和动坐标系下流动问题。随精确时间滑移网格的动坐标方法可以模拟计算涡轮流动问题。FLUENT 还提供了离散相模型用以模拟喷雾过程或者稀疏颗粒流动问题。还有些两相流模型可供大家选用。 第一节，连续和动量方程 对于所有流动，FLUENT 都求解质量和动量守恒方程。对于包含传热或可压性流动，还需要增加能量守恒方程。对于有组分混合或者化学反应的流动问题则要增加组分守恒方程，当选择pdf 模型时，需要求解混合分数及其方差的守恒方程。如果是湍流问题，还有相应的输运方程需要求解。 下面给出层流的守恒方程。 2.1.1 质量守恒方程 m i i S u x t =??+ ??)(ρρ 2－1 该方程是质量守恒的总的形式，可以适合可压和不可压流动。源项m S 是稀疏相增加到连续相中的质量，（如液体蒸发变成气体）或者质量源项（用户定义）。 对于二维轴对称几何条件，连续方程可以写成： m S r v v r u x t =+ ??+ ??+??ρρρρ)()( 2－2 式中，x 是轴向坐标；r 是径向坐标，u 和v 分别是轴向和径向速度分量。 2.1.2 动量守恒方程 惯性坐标系下，i 方向的动量守恒方程为： i i j ij i j i j i F g c x p u u x u t ++??+??- =??+ ??ρτρρ)()( 2－3 式中，p 是静压；ij τ是应力张量，定义为：ij l l i j j i ij x u x u x u δμμτ??-??? ????????? ????+??=32 ，i g ρ，i F 是重力体积力和其它体积力（如源于两相之间的作用），i F 还可以包括其它模型源项或者用
FLUENT分析圆管弯头段的三维流动
用FLUENT分析圆管弯头段的三维流动 摘要：简要介绍了Fluent的组成部分和使用步骤，并通过Fluent对黏性流体通过圆管弯头段的三维流动经典案例分析，介绍了用Fluent分析解决实际问题的具体过程，说明了用Fluent 分析流体力学的可行性，从而为解决其它复杂流体问题的优化分析提供了新的方法和科学依据。 关键词： Fluent ；圆管弯头；三维流动 1概述 CFD(计算流体力学)是应用数学方法描述物理和化学现象的一种数据模型模拟工具。Fluent是目前国际上通用的商业CFD(计算流体动力学)软件包，在国际CFD市场上占主导地位，只要涉及流体、热传递及化学反应等工程问题，都可用Fluent进行解算。Fluent[1I是用于计算复杂几何条件下流动和传热问题的程序。它提供的无结构网格生成程序．把计算相对复杂的几何结构问题变得容易和轻松。可以生成的网格包括二维的三角形和四边形网格。三维的四面体、六面体及混合网格。 2Fluent程序组成部分和求解步骤 Fluent软件包由以下三部分组成：前处理器：Gambit用于网格生成．是具有强大组合建构模型能力的专用CFD前处理器：求解器是流体计算的核心．可对基于结构化或非结构化网格进行求解：后处理器具有强大的后处理功能。 求解步骤：①确定几何形状，生成计算网格(用Gambit，也可以读入其它指定程序生成的网格)；②选择2D或3D来模拟计算；③输入网格；④检查网格；⑤选择解法器；⑥选择求解的方程，层流或湍流(或无粘流)、化学组分或化学反应、传热模型等；确定其它需要的模型：如风扇、热交换器、多孔介质等模型；⑦确定流体物性；⑧指定边界条件；⑨条件计算控制参数；⑩流场初始化；⑩计算；⑩检查结果：⑩保存结果，后处理等。
fluent下使用非牛顿流体
fluent下使用非牛顿流体 1、非牛顿流体：剪应力与剪切应变率之间满足线性关系的流体称为牛顿流体，而把不满足线性关系的流体称为非牛顿流体。 2、fluent中使用非牛顿流体 a、层流状态：直接在材料物性下设置材料的粘度，设置其为非牛顿流体。 b、湍流状态 fluent在设置湍流模型后，会自动将材料的非牛顿流体性质直接改成了牛顿流体，因此需要做一些修改。最基本的方式有两种：1、打开隐藏的湍流模型下非牛顿流体功能；2，直接利用UDF宏DEFINE_PROPERTY定义 3、打开隐藏的湍流模型下非牛顿流体功能 方法为： （1）在湍流模型中选择标准的k-e模型； （2）在Fluent窗口输入命令：define/models/viscous/turbulence-expert/turb-non-newtonian 然后回车。 （3）输入：y 然后回车。 4、利用DEFINE_PROPERTY宏 A：这是一个自定义材料的粘度程序如下，也许对你有帮助。 在记事本中编辑的，另存为“visosity1.c" #include "udf.h" DEFINE_PROPERTY(cell_viscosity, cell, thread) { real mu_lam; real trial; rate=CELL_STRAIN_RATE_MAG(cell, thread); real temp=C_T(cell, thread); mu_lam=1.e12; { if(rate>1.0e-4 && rate<1.e5) trial=12830000./rate*log(pow((rate*exp(17440.46/temp)/1.535146e8),0.2817)+pow((1.+pow((rat e*exp(17440.46/temp)/1.535146e8),0.5634)),0.5)); else if (rate>=1.e5) trial=128.3*log(pow((exp(17440.46/temp)/1.535146e8),0.2817)+pow((1.+pow((exp(17440.46/te mp)/1.535146e8),0.5634)),0.5)); else trial=1.283e11*log(pow((exp(17440.46/temp)/1.535146e12),0.2817)+pow((1.+pow((exp(17440.4 6/temp)/1.535146e12),0.5634)),0.5)); } else if(temp>=855.&&temp<905.) {
基于Fluent的三通管数值模拟及分析
第40卷第2期 当 代 化 工 Vol.40，No. 2 2011年2月 Contemporary Chemical Industry February，2011 收稿日期： 2010-08-17 作者简介： 魏显达（1983-），男，硕士，黑龙江北安人，2007年毕业于大庆石油学院电子信息工程，研究方向：塔顶流出系统的腐蚀与防 基于 Fluent 的三通管数值模拟及分析 魏显达，王为民， 徐建普 （辽宁石油化工大学石油天然气工程学院， 辽宁 抚顺 113001） 摘 要：Fluent 软件作为流体力学中通用性较强的一种商业CFD 软件应用范围很广。通过利用Fluent 计算流体动力学（CFD）的软件，对石油工业系统中常见的三通管内部流体进行了模拟分析，得到了三通管内在流体流动时的速度、压力和温度场分布图，为石油管道中的流体输送提供了理论依据。 关 键 词：Fluent；三通管；模拟分析；分布图 中图分类号： TQ 018 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2011）02-0165-03 Numerical Simulation and Analysis of Fluid in Three-way Connection Pipe Based on Fluent Software WEI Xian-da ，WANG Wei-min ，XU Jian-pu (Institute of Petroleum and gas engineering , Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China ） Abstract : As a commercial CFD software with good universality, the Fluent software has been used extensively. In this paper, Simulation analysis on fluid in the three-way connection pipe of the oil industry was carried out by the software of fluid mechanics computation .Then distribution graphs of velocity , pressure and temperature of fluid in the three-way pipe were gained ，which can offer theoretical basis on fluid transportation in the petroleum pipeline. Key words : Fluent three-way ；Connection pipe ；Simulation analysis ；Distribution graphs Fluent 是目前国际上比较流行的商用CFD 软件包，在美国的市场占有率为60%，广泛应用于流体、热传热和各种化学反应等有关工业。软件包括前处理器（利用Gambit 进行物理建模、网格划分和划定边界层条件）、求解器（根据专业条件不同，采用不同的求解器，并规定物性、外部工作环境和进行数值迭代）和后处理器（把一些数据可视化，满足用户的特定要求）。 三通管在石油工业中应用广泛，采用传统的设计开发方法，存在经济成本高，研发周期长等缺陷，耗费大量的人力、物力 [1-2] 。应用CFD 软件，能够在 相对较短的设计周期内，较低的成本运行下，准确模拟流动具体过程，如速度场、压力场和温度场等的时变特性等。CFD 技术已经成为不可缺少的设计手段。 本文利用Fluent 的超强数值计算和分析能力对三通管道内原油流动时的速度、压强和温度场进行了数值模拟和分析，为石油管道中的流体输送提供了可靠的理论依据。 1 数学模型的建立和分析 输油管道管中，原油在三通管内的流动属于湍流，简化方程管道内的流体流动满足质量守恒、动量守恒、能量守恒、状态方程等。 连续性方程（连续性方程式质量守恒定律在流体力学中的表现形式）在直角坐标系下表示为（（1）方程） [3-5] ： 0)()()(=??+??+??+??z y x t z y x νννρρρρ （1） 式中：V x ，V y ，V z 是速度矢量ν在x 、y 和z 轴方向的分量，t 是时间，ρ是密度。 最常用的湍流求解模型是标准k -ε湍流模型。它需要求解湍动能k ((2)方程)和耗散率ε((3)方程)，具体如下所示： Y G G x x M b k i t i k t k ?+++??+??=ρεσμρ μ)[(d d （2） K K k t C G C G C x x b K i t i εμρεσμερεεε2 231)(])[(d d ?++??+??= （3）
Fluent实例：辐射与自然对流模拟
Fluent辐射与自然对流模拟 引言 在这个算例中，将会解决二维方箱中的辐射与自然对流相结合的问题，网格采用四边形单元网格。 在这个算例中将会学到以下知识点： 1.应用Fluent 中各种辐射模型Rosseland； 2.使用Boussinesq model定义密度； 3.设定辐射与自然对流传热问题的边界条件； 4.将单一的墙划分为多个墙区域； 5.对已有的流体物性进行修改； 6.用隔离求解器求解； 7.显示速度矢量和流函数等值线，以及温度等值线。 问题描述 将被考虑的问题如图5.1 所示，一个边长为L 的正方形箱体，右墙温度为2000K,左墙温度为1000K,上下墙绝热，重力向下，由于热重引起密度梯度所以发展为浮力流。箱体中的介质被认为是有吸收性和散射性的，因此墙壁间的辐射交换因存在吸收被减弱，同时也因为介质的散射作用而增强了。所有墙壁被认为是黑体，目的在于应用有效的辐射模型计算箱体中流场和温度场分布，以及墙壁的热流量，并且对于不同光学深度aL 比较所表现出的特性。 工质普朗特数大约为0.71，基于L 的雷诺数为500000，这说明流动相当于层状流动，应用Boussinesq 假设来模拟浮力流动。普朗克数为0.02，用于考虑传导与辐射的相对重要性，其中，T 0 = ( T h + T c)/2。在这个算例中将有三种optical thickness 的情况会被考虑到，分别是 aL=0, aL=0.2, and aL=5。注意：物理属性和工作条件（重力加速度）都已经给定以适合于产生的想要的普朗特数，雷诺数和普朗克数。如下图所示：
第1 步： 网格 将网格文件rad/rad.msh 拷至fluent 的工作目录下（就像在指南1 中描述 的一样），并起动fluent 的二维单精度解算器。 1. 读取网格文件rad.msh. File Read Case...当网格读入的时候，在Fluent 控制窗口会显示相应的信息，会报告网格有2500 个单元。 2. 检查网格质量。 Grid Check... Fluent 会对网格进行各种各样的检查，并会在控制窗口显示信息。特别注意最小体积，确保它是正数值。 3. 显示出网格（如图5.2）。 图5.2：网格显示
fluent下使用非牛顿流体
fluent下使用非牛顿流体 2009-11-24 10:47 1、非牛顿流体：剪应力与剪切应变率之间满足线性关系的流体称为牛顿流体，而把不满足线性关系的流体称为非牛顿流体。 2、fluent中使用非牛顿流体 a、层流状态：直接在材料物性下设置材料的粘度，设置其为非牛顿流体。 b、湍流状态 fluent在设置湍流模型后，会自动将材料的非牛顿流体性质直接改成了牛顿流体，因此需要做一些修改。最基本的方式有两种：1、打开隐藏的湍流模型下非牛顿流体功能；2，直接利用UDF宏DEFINE_PROPERTY定义 3、打开隐藏的湍流模型下非牛顿流体功能 方法为： （1）在湍流模型中选择标准的k-e模型； （2）在Fluent窗口输入命令： define/models/viscous/turbulence-expert/turb-non-newtonian 然后回车。 （3）输入：y 然后回车。 4、利用DEFINE_PROPERTY宏 A：这是一个自定义材料的粘度程序如下，也许对你有帮助。 在记事本中编辑的，另存为“visosity1.c" #include "udf.h" DEFINE_PROPERTY(cell_viscosity, cell, thread) { real mu_lam; real trial; rate=CELL_STRAIN_RATE_MAG(cell, thread); real temp=C_T(cell, thread); mu_lam=1.e12; { if(rate>1.0e-4 && rate<1.e5) trial=12830000./rate*log(pow((rate*exp(17440.46/temp)/1.53514 6e8),0.2817)+pow((1.+pow((rate*exp(17440.46/temp)/1.535146e8),0.5634) ),0.5)); else if (rate>=1.e5)
第07章 fluent流体物性33
物理性质 本章描述了用于计算物质的性质以及相应程序的物理方程，在程序中你可以输入物质的每一种性质。以下各节详细介绍了计算物质的物理性质 设定物理性质是模型设定中的重要一步。 材料属性是在材料面板中的1中定义的，它允许你输入各种属性值，这些属性值和你在模型面板中定义的的问题范围相关。这些属性可能会包括： 密度或者分子量 粘性 比热容 热传导系数 质量扩散系数 标准状态焓 分子运动论中的各个参数 属性可能是温度和/或成分相关的，温度相关是基于你所定义的或者有分子运动论计算得出的多项式、分段线性或者分段多项式函数和个别成分属性。 使用材料面板中的1就会显示所使用的模型需要定义的物理性质。需要注意的是，如果你所定义的属性需要借能量方程（如理想气体定律的密度，粘性的温度相关轮廓），FLUENT 会自动去解能量方程。此时你就需要定义热边界条件和其它参数。 固体材料的物理属性 对于固体材料，我们只需要定义密度，热传导系数和比热容(除非你所模拟的是半透明介质，此时需要定义辐射性质。对于热传导系数你可以指定它们为常值，也可以指定为温度的函数或者自定义函数；对于比热容你可以指定为常值或者温度的函数；对于密度你可以指定为常值 如果你使用非耦合解算器，除非我们是在模拟非定常流或者运动的固体区域，否则对于固体材料我们可以不需定义其密度和比热容。对于定常流来说固体材料列表中也会出现比热容一项，但是该值只被用于焓的后处理程序中，计算时并不需要它 材料类型 在FLUENT中，流体和固体的物理性质是与名字"materials"相关的，这些物理性质分配给区域作为边界条件。当你模拟组分输运时，你就需要定义混合材料，该材料包括所解决问题的各种各样材料。混合物的物理性质会被定义，其中也包括流体材料的组成部分（混合材料的概念将会在混合材料一节详细讨论）。离散相模型的附加材料类型也可以使用，请参阅离散相材料的概念一节。 材料的定义可以从零开始，也可以从全局(site-wide)数据库中下载并编辑。关于修改全局数据库请参阅自定义材料数据库一节。 注意：当前你的材料列表中所有的材料都会被保存在case文件中。如果你将这个case 文件读入到新的解算器进程，你就可以使用这些材料。 使用材料面板 1(图1)允许你创建新的材料，或者从全局数据库复制材料，也可以修改材料的属性。菜单：Define/Materials...。
fluent流--固耦合传热
一两端带法兰弯管置于大空间内，管外壁与空气发生自然对流换热；内通烟气并与管内壁发生强制对流换热。结构和尺寸及其它条件如图。计算任务为用计算流体力学/计算传热学软件Fluent求解包括管内流体和管壁固体在内的温度分布，其中管壁分别采用薄壁和实体壁两种方法处理。 所需的边界条件采用对流换热实验关联式计算。 要求在发动机数值仿真实验室的计算机上完成建立几何模型、生成计算网格、建立计算模型、提交求解、和结果后处理等步骤，并分别撰写计算任务的报告，计算报告用计算机打印。 计算报告包括以下与计算任务相关的项目和内容： (1)...............................传热过程简要描述包括传热方式、流动类型等； (2)计算方案分析包括所求解的控制方程及其简化、边界条件及其确定方法和主要计算过程； (3)计算网格简报包括网格划分方案、单元拓扑、单元和节点数量、网格质量等； (4)计算模型描述包括流体物性、边界条件、湍流模型、辐射模型及近壁处理等； (5)求解过程简报包括求解方法、离散格式、迭代过程监控、收敛准则等； (6)...............................................计算结果及分析给出下列图表和数据： w纵剖面和中间弯管45°方向横剖面上的温度、温度梯度、速度分布图，以
及法兰和中间弯管处的局部放大图。 w管内壁面上的温度、热流密度和表面传热系数分布，包括三维分布和沿管长度方向上的分布。w..................................................................................................总热流量。w由2种数值计算方法求得管内外烟气和空气之间换热的平均传热系数和烟气出口温度，并与工程算法得到的数值对比。
基于Fluent的换热器流场模拟
第1章绪论 (2) 1.1换热器的分类 (2) 1.2 换热器研究与发展 (3) 1.2.1换热器发展历史 (3) 1.2.2 换热器研究及发展动向 (3) 1.2.3 国外新型换热器技术走向 (4) 第2章管壳式换热器 (9) 2.1 管壳式换热器结构 (9) 2.2 管壳式换热器类型 (9) 2.3 换热器的安装、使用及维护 (10) 2.3.1换热器的安装 (10) 2.3.2 换热器的清洗 (10) 2.3.3换热器的维护和检修 (12) 2.3.4换热器的防腐 (13) 2.4 换热器的强化 (14) 2.4.1管程的传热强化 (14) 2.4.2 壳程的传热强化 (16) 第3章流体传热的研究方法 (17) 3.1 传热学的常用研究方法 (17) 3.2数值模拟的求解过程 (17) 第4章基于Fluent的管壳式换热器的数值计算 (20) 4.1 Fluent简介 (20) 4.2 基于Fluent的三角形排列的换热器流畅模拟 (21) 结论 (31)
第1章绪论 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器，广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工业等行业。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。 1.1换热器的分类 换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是耗能量十分大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器结构和形式亦不相同，换热器种类随新型，高效换热器的开发不断更新，具体分类如下。 (1)冷、热流体热量交换的原理和方式 基本上可分三大类：间壁式、混合式和蓄热式。 间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流进行换热。间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。 混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，化工厂和发电厂所用的凉水塔中，热水由上往下喷淋，而冷空气自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飞沫及水滴表面，热水和冷空气相互接触进行换热，热水被冷却，冷空气被加热，然后依靠两流体本身的密度差得以及时分离。 在蓄热式换热器中，冷热两种流体依次交替地流过同一换热表面而实现热量交换，固体表面除了换热以外还起到蓄热的作用：高温流体经过时，固体避免吸收并积蓄热量，然后释放给接着流过的低温流体。这种换热器的热量传递过程是非稳态的。 三种类型中，间壁式换热器应用最为广泛。 (2)表面的紧凑程度 换热器还可以按照表面的紧凑程度而区分为紧凑式换热器（compact heat exchanger）与非紧凑式换热器(non-compact heat exchanger)。紧凑的程度可以用水力直径（d h，hydraulic diameter，也称当量直径，流动界面积的4倍除以湿周长）来区别，或者用每立方米中的传热面积β来衡量：当β>700m2或者d h <6mm时，称为紧凑式换热器。当β>3000m2或者100m μ Fluent 多相流选择原则 分类 1、气液或液液流动 气泡流动：连续流体中存在离散的气泡或液泡 液滴流动：连续相为气相，其它相为液滴 栓塞（泡状）流动：在连续流体中存在尺寸较大的气泡 分层自由流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。 2、气固两相流动 粒子负载流动：连续气体流动中有离散的固体粒子 气力输运：流动模式依赖，如固体载荷、雷诺数和例子属性等。最典型的 模式有沙子的流动，泥浆流，填充床以及各相同性流 流化床：有一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器进入筒内，从床底不断冲入的气体使得颗粒得以悬浮。 3、液固两相流动 泥浆流：流体中的大量颗粒流动。颗粒的stokes数通常小于1。大于1是成为流化了的液固流动。 水力运输：在连续流体中密布着固体颗粒 沉降运动：在有一定高度的盛有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物质，随后，流体会出现分层。 4、三相流 以上各种情况的组合多相流动系统的实例 气泡流：抽吸、通风、空气泵、气穴、蒸发、浮选、洗刷。 液滴流：抽吸、喷雾、燃烧室、低温泵、干燥机、蒸发、气冷、洗刷。 栓塞流：管道或容器中有大尺度气泡的流动 分层流：分离器中的晃动、核反应装置沸腾和冷凝 负载流：旋风分离器、空气分类器、洗尘器、环境尘埃流动 气力输运：水泥、谷粒和金属粉末的输运 流化床：流化床反应器、循环流化床 泥浆流：泥浆输运、矿物处理 水力输运：矿物处理、生物医学、物理化学中的流体系统 沉降流动：矿物处理。 多相流模型的选择原则 1、基本原则 1)对于体积分数小于10%的气泡、液滴和粒子负载流动，采用离散相模型。 2)对于离散相混合物或者单独的离散相体积率超出10%的气泡、液滴和粒子负载流动，采用混合模型或欧拉模型。 3)对于栓塞流、泡状流，采用VOF模型 4)对于分层自由面流动，采用VOF模型 5) 对于气动输运，均匀流动采用混合模型，粒子流采用欧拉模型。 6) 对于流化床，采用欧拉模型 7)泥浆和水力输运，采用混合模型或欧拉模型。 8)沉降采用欧拉模型 9)对于更一般的，同时包含多种多相流模式的情况，应根据最感兴趣的流动特种，选择合适的流动模型。此时由于模型只是对部分流动特征采用了较好的模拟，其精度必然低于只包含 基于FLUENT的波浪数值仿真及其对出水物体的作用研究 姜涛裴金亮唐岱能源学院 指导教师：陈浮 一、课题研究目的 物体出水运动是一个涉及气液两相问题的三维非定常过程。在这一过程中，物体的边界条件发生剧烈变化，同时波浪的存在，对物体边界流场的压力、流线分布也起到十分重要的影响。因此，分析波浪力对于研究水面运动体和出水物体所受应力十分关键。目前解决该问题的研究手段主要有物理模型实验与数值模拟等。物理模型实验主要是通过在波浪水槽中进行的实验来研究波浪，采用PIV实验对流场进行跟踪；数值模拟则是通过建立数值模型，通过GAMBIT、FLUENT等CFD软件来进行离散计算。数值模拟可以节约人力、物力、财力和时间，而且数值模拟可重复性好，条件易于控制，比实验更灵活，此外在海洋结构物的分析和设计中，一般来说，解析解只适用与简单几何形状或线性波浪问题，因而数值解法更有普遍意义。如果能够对高阶非线性波进行计算模拟，那么就可以用数值波浪水槽模拟各种条件下、特别是极端波况下的波浪运动特性。所以此项目将采取以数值计算为主，微型实验为辅助的方式开展。项目分析结果将对解决水下导弹发射等实际工程问题起到参考借鉴作用。 二、课题背景 用计算机模拟取代或部分取代海岸与海洋工程模型试验的设想近些年正逐渐成为现实.与物理模型试验相比,数值模拟不仅成本低,可以避免比尺效应,而且在工况选择以及复杂流场的分析处理等方面也具有明显的优越性.关于数值波浪水池的想法由来已久[1],其实质是构建一个数值模拟平台,在该平台上赋予通常实验室中的波浪水池所具有的功能. 基于势流理论和应用边界元方法构建数值波水池的工作已有不少尝试.目前发展了以时域高阶边界元方法求解完全非线性的势流方程,例如,Kim等和Grilli等的工作.然而,结构物附近由于粘性作用而导致的各种复杂流动状况毕竟不能用势流理论来反映.此外,边界元方法在处理复杂自由水面时难免失效. 自Harlow等提出MAC方法和Hirt等提出VOF方法以来,带自由表面粘性不可压缩流体运动的数值计算技术得到了迅速的发展.在此基础上构建数值波浪水槽的工作也受到了重视.Wang基于VOF方法建立了二维数值波浪水槽并应用所建立的数值波浪水槽开展了波浪对近海平台底部冲击过程的研究.最近,日本一研究小组推出了一个二维的CADMAS-SURF系统,其核心技术是VOF方法.较早将VOF方法推广到三维带自由表面粘性流体运动的是Torrey等. Wang和Su应用改进的VOF方法进行了圆柱容器内液体晃动问题的三维数模 在海洋工程问题中，波浪力是作用在工程结构上的最主要的外力之一。为合理地设计处于波浪环境中的结构物，保证其安全、有效地运行，需要正确预报其波浪荷载。另一方面，水下打捞和导弹水下发射等一系列军民项目工程也都受到波浪力的影响。因此，建立波浪的三维数值模型分析计算便具有了很重要的意义对于波浪与物体的相互作用，人们已经进行了长期的研究。目前，线性水动力理论已相当成熟，并以其简单、实用而为工程界采用。然而，波浪与物体相互作用的本质是时域上的非线性问题，实际波浪和物体的运动也是非线性的。线性理论忽略了实际波浪问题的一些重要的特征，使得很多现象无法解释。许多海洋工程事故的发生都与非线性因素有关，结构物的破坏往往发生在连续几个大波的极端状况下。工程实践促使人们将研究的注意力集中到波浪与物体相互作用的非线性特性上。 本课题便基于CFD技术的相关理论，建立存在海风、海流等外界因素下的波浪流体数值模型，为其他工程提供参考 三、课题研究主要内容 1、绪论：课题的研究背景及意义、国内外在该方向的研究现状综述、课题的主要研究内容； 第一章开始 赵玉新（国防科技大学航天学院） 注意：此文只用于流体力学的教学和科学研究，如若涉及到版权问题请于本人联系。 本章对FLUENT做了大致的介绍，其中包括：FLUENT的计算能力，解决问题时的指导，选择解的形式。为了便于理解，我们在本章演示了一个简单的例子，该例子的网格文件在安装光盘中已准备好。 引言 FLUENT是用于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。它提供了完全的网格灵活性，你可以使用非结构网格，例如二维三角形或四边形网格、三维四面体/六面体/金字塔形网格来解决具有复杂外形的流动。甚至可以用混合型非结构网格。它允许你根据解的具体情况对网格进行修改（细化/粗化）。 对于大梯度区域，如自由剪切层和边界层，为了非常准确的预测流动，解适应网格是非常有用的。与结构网格和块结构网格相比，这一特点很明显地减少了产生“好”网格所需要的时间。对于给定精度，解适应精炼方法（solution-adaptive refinement）使网格精炼方法变得很简单，并且减少了计算量。其原因在于：网格精炼仅限于那些需要更多网格解的区域。 FLUENT是用C语言写的，因此具有很大的灵活性与能力。因此，动态内存分配，高效数据结构，灵活的解控制都是可能的。除此之外，为了高效的执行，交互的控制，以及灵活的适应各种机器与操作系统，FLUENT使用client/server结构，因此它允许同时在用户桌面工作站和强有力的服务器上分离地运行程序。 在FLUENT中，解的计算与显示可以通过交互界面，菜单界面来完成。用户界面是通过Scheme语言及LISP dialect写就的。高级用户可以通过写菜单宏及菜单函数自定义及优化界面。详情请见support engineer。 程序结构 该FLUENT光盘包括：FLUENT解算器；prePDF,模拟PDF燃烧的程序；GAMBIT, 几何图形模拟以及网格生成的预处理程序；TGrid, 可以从已有边界网格中生成体网格的附加前处理程序；filters (translators)从CAD/CAE软件如：ANSYS，I－DEAS，NASTRAN，PATRAN 等的文件中输入面网格或者体网格。图一所示为以上各部分的组织结构。注意：在Fluent 使用手册中"grid" 和"mesh"是具有相同所指的两个单词Fluent多相流选择原则
基于FLUENT的波浪数值仿真及其对出水物体的作用研究
FLUENT介绍(赵玉新)