fluent的一个实例(波浪管道的内部流动模拟).
fluent管道内气流两相冲刷模拟_图文(精)
与切应力(b分布
3.2烟气速度对冲刷磨损的影响
不同烟气速度时的磨损量见图4a。切应力见图4b。从图4a可以看出,随着烟气速度增加.管道的最大磨损量与平均磨损量都增加。最大磨损量随烟气流速增加反映了烟气流动紊乱程度的影响。湍动更加严重,增加了颗粒与壁面碰撞的几率:而平均磨损量的变化相对较小。这主要是由于烟气对管道的冲刷主要集中在入1:3处。对于整段管道而言,平均磨损量比最大磨损量小得多。从图4b可以看出。随着烟气速度的增加,固体颗粒对管道材料产生的最大切应力与平均切应力都增加。最大切应力的增加表明与腐蚀形成的耦合交互作用逐渐增大。当烟气速度介于5—25m/s时,最大切应力增加的速度恒定:当烟气速度介于25~30m/s时,最大切应力出现较显著变化。而在整个烟气速度范围内,平均切应力相对变化较小。
万方数据
万方数据
2011年第1期张义等:管道内气固两相流冲刷磨损特性数值模拟13
由于湍流对颗粒存在扩散作用,因此采用随机轨道模型。此时,式(1和式(2中的烟气速度按下式计算
U=U+U’(3式中i为流体的时均速度。Ut为流体的随机脉动速度。
采用随机游走模型确定U’.对Standard k-6模型有:
拈f俘(4式中k为湍流动能,f为服从正态分布的随机数。
k一
(upsincxo匹
×(叩一专u峰osma产(7
I J~
当口>Or0时
E:.rnp(u￡cos2cx-C2(upsino为颗粒质量,C。、c2为与材料性质等有关的系数,比为冲刷磨损临界速度,痂为切削磨损模型的临界角度,岛、占D分别为材料表面产生单位切削和变形失重时吸收的能量。
运动颗粒和壁面碰撞过程中。存在能量损失和转化,因而反弹速度低于入射速度。不同性质材料的壁面碰转系数也不同。Forder等[101对AISI4130钢在固体颗粒冲击时的速度变化进行了研究,得到了恢复系数与颗粒冲击角的关系式:
ansys fluent中文版流体计算工程案例详解
ansys fluent中文版流体计算工程案例详解ANSYS Fluent是一种流体计算动力学软件，可用于解决各种流体力学问题。
本文将详细介绍ANSYS Fluent中文版的流体计算工程案例，包括案例的基本背景、模拟过程和结果分析。
这些案例旨在帮助用户深入了解ANSYS Fluent的使用方法和流体计算工程实践。
一个典型的案例是流体在管道中的流动。
该案例背景是，一根长直管道内有水流动，管道的直径为0.1米，长度为10米。
水的初始速度为1 m/s，管道的壁面是光滑的，管道两端的压差为100Pa。
现在需要使用ANSYS Fluent模拟该流体流动过程，并进一步分析不同参数对流动的影响。
首先，在ANSYS Fluent中创建一个新的仿真项目，并选择“仿真”模块。
在界面上点击“新建”按钮，在弹出的对话框中填写相应的参数，例如案例名称、计算器类型和尺寸单位。
点击“确定”后，进入模拟设置页面。
首先，需要定义获得流动场稳定解所需的物理模型和求解方法。
在“物理模型”选项卡中，选择“连续相”和“非恒定模型”。
在“湍流模型”中选择某种适合的模型，例如k-ε模型。
在“重力”选项卡中，定义流体的密度和重力加速度。
接下来，在“模型”选项卡中，定义管道的几何和边界条件。
选择“管道”作为流体领域的几何模型，并定义长度、直径和内壁面的润滑系数。
在“边界”选项卡中，定义管道两端的入口和出口条件，例如速度和压力。
将管道两端的压力差设置为100Pa，在入口处设置水的初始速度为1 m/s。
在出口处选择“出流”边界条件。
完成几何和边界条件的定义后，点击“模拟”选项卡进入模拟设置界面。
在“求解控制”中，设置计算时间步长和迭代次数。
选择合适的网格划分方法，并进行网格划分。
点击“网格”选项卡，选择合适的网格类型，并进行网格划分。
在划分网格后，可以使用“导入”按钮导入网格文件，并进行网格优化。
完成设置后，点击“计算”按钮开始进行模拟计算。
在计算过程中，可以实时观察流体场的变化情况，并通过Fluent Post-processing工具进行结果分析。
fluent 案例教程-1圆管层流流动加有障碍通道内流动模拟
3.3 实验一：管内层流流动数值计算3.3.1 计算目的1、初步掌握软件的操作与边界条件设置方法；2、通过模拟计算了解圆管层流的入口段流动与充分发展段流动特点及边界层在入口处生长，然后，不断增加，直至两边相交于管中心线（管子足够长），管段进入充分发展段，在充分发展段形成抛物线分布等知识。
3.3.2 物理问题流体在水平圆管内流动，管径D =0.2 m 管长 L =8 m. 入流速度V in =1 m/ s 截面上速度认为一致，密度ρ=1 kg/ m 3, 粘性系数 µ= 2 x 10-3kg/(ms ). 雷诺数Re 100avg V D ρµ==，其中：V avg =1m/s 为入口平均速度, 应用Fluent 求解。
3.3.3 具体操作在GAMBIT 中创建如下物理模型。
首先，利用轴对称图形，我们创建四个节点。
然后连接各相邻节点，形成矩形。
再形成面。
运行GAMBIT ，选择求解器为Fluent5/6。
3.3.3.1 创建节点与面 （1）创建节点：（（0,0.1进入界面：操作：> Vertex Command Button > Create Vertex进入界面：x=0；y=0；z=0，点击Apply. 便创建了vertex.1 (0,0,0)点。
重复操作，创建：V ertex 2: (0,0.1,0)，Vertex 3: (8,0.1,0)，Vertex 4: (8,0,0) 二维问题，Z轴省略默认为赋值为0。
操作：Global Control > Fit to Window Button可以查看整个图形，如下：（2）将节点连成线操作：> Edge Command Button > Create Edge选择矩形的两个点，点击Apply。
重复以上操作，可得4条线，得到一个矩形：（3）创建面操作：> Face Command Button > Form Face按下SHIFT键，鼠标点击每条边线，释放SHIFT键，则边线被选取，另外也可用以下方法进行操作：点击Edges右边的箭头：调入Edge List 窗口：点击ALL，选择所有边线，如下图。
FLUENT动网格-圆柱体在管道内运动模拟
FLUENT动网格应用——圆柱体在管道内
运动流场模拟
通过非结构网格的拉伸和重划，能够模拟固态边界的变形和运动，对于弹丸外流场以及汽车迎风流场这种条件，可以通过迎面来流速度相对模拟物体运动，但是对于计算域中含有静态固体边界的运动状态，还是需要通过动网格方法来模拟物体运动。
这里给出一个圆柱体在高速运动的流场模拟案例，以进行非结构动网格的应用和学习，上图中圆管静止，圆柱体以10m/s的速度在管内运动。
（本人比较恋旧，这里采用FLUENT15.0进行模拟计算）。
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AxisLocation 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。
fluent流体仿真实例
fluent流体仿真实例引言流体力学是研究物质的流动规律和力学性质的学科，而流体仿真则是在计算机环境下利用数值方法模拟流体力学过程的过程。
在流体力学研究和工程实践中，流体仿真已经成为一种非常重要的工具。
本文将探讨使用fluent软件进行流体仿真的实例，介绍其基本原理和应用。
什么是fluent？fluent是一种流体仿真计算软件，它被广泛应用于工业和学术研究领域。
fluent可以对不同类型的流体动力学问题进行建模和仿真，如空气动力学、燃烧和热传导等。
fluent是一款功能强大且易于使用的软件，能够提供准确可靠的流体力学仿真结果。
流体仿真的基本原理流体仿真建立在基本的流体力学原理之上，通过数值方法对流体的运动进行模拟和计算。
主要包括以下几个步骤：1. 建立几何模型在进行流体仿真之前，需要首先建立几何模型。
几何模型描述了流体领域的形状和结构，可以通过计算机辅助设计（CAD）软件进行建模。
常见的几何模型包括管道、汽车外形和飞机翼型等。
2. 网格划分网格划分是流体仿真中的关键步骤，它将流体区域分割为有限数量的小单元，称为网格。
不同的网格划分方式会对仿真结果产生影响，因此需要根据具体问题选择合适的网格划分方法。
3. 设置边界条件边界条件是仿真过程中的约束条件，描述了流场在模型边界上的行为。
根据具体问题，可以设置流体速度、压力和温度等边界条件。
4. 数值求解数值求解是流体仿真的核心步骤，通过数值方法对流体的运动进行模拟和计算。
常用的数值方法包括有限体积法和有限元法等。
5. 结果分析仿真计算完成后，需要对结果进行分析和后处理。
常见的后处理操作包括生成流线图、压力分布图和速度矢量图等。
一个fluent流体仿真实例为了更好地理解fluent的应用，我们以空气动力学为例进行一个流体仿真实例。
1. 几何模型建立假设我们要研究一辆汽车在高速行驶时的空气动力学性能。
首先需要在CAD软件中建立汽车外形的几何模型，包括汽车的车身、车轮和尾翼等。
FLUENT明渠流动案例(Open Channel Flow)
FLUENT明渠流动案例（Open Channel Flow）FLUENT的VOF模型中，包含有明渠流动（Open Channel Flow）选项，同时含包含有造波边界（Open Channel Wave BC），用户还可以使用Numerical Beach 选项进行边界消波处理。
想深入了解此功能的童鞋们，可以查看FLUENT文档。
这里我们以一个简单的实例来说明这三个选项的使用方法。
1、问题描述这里方便起见，以2D问题为例。
水深2.7m，长度20m，水面标高0m。
计算域如图1所示。
设置左侧面为速度入口边界，速度v=0.5m/s，右侧面为自由出流边界。
采用open channel wave BC边界需要设定入射波。
本问题中，设定波高0.4m，波长2m，波头角0°，相位角-270°。
图1问题描述2、在workbench中建立模型启动workbench，拖拽方式加入fluent模块，如图2所示。
右键点击A2单元格，选择Properties，在弹出的属性框中设置Analysis Type为2D。
双击A2单元格进入DM模块。
图2加入FLUENT模块3、DM中建立几何选择XYPlane进行草图绘制（注意2D几何必须创建与XY平面上）。
进入Sketching标签页，选取合适的草图绘制工具，绘制如图1所示的几何。
草图绘制完毕后，选择Concept > Surface From Sketches，选择Base Objects为绘制好的草图，点击Generate创建Surface。
退出DM模块。
图3建立Surface4、划分网格双击图2所示的A3单元格进入mesh模块。
为计算域划分网格。
在树形菜单上点击右键，选择insert>Mapped Face Meshing，选择几何体，采用map方式划分网格。
右键点击mesh，选择子菜单insert>sizing，选择几何，设置element size 为0.1。
FLUENT算例——TurbulentPipeFlow（LES）圆管湍流流动（大涡模拟）
FLUENT 算例——TurbulentPipeFlow （LES ）圆管湍流流动（⼤涡模拟）Turbulent Pipe Flow (LES) 圆管湍流流动（⼤涡模拟）以ANSYS 17.0为例问题描述考虑通过圆形截⾯直管道的流动问题，圆管直径，长度。
管道进⼝处的平均流速为，假设流体密度为定值，，流体动⼒粘性系数。
那么基于圆管直径、平均流速、流体密度、动⼒粘性系数算得该问题的Reynold数（Re）为接下来咱们⽤ANSYS FLUENT中的LES⽅法来求解该流动问题，绘制在距离进⼝处下游截⾯上随着半径变化的平均速度和均⽅根速度，并⽐较由LES⽅法和⽅法模拟得到的平均速度。
1 预分析和准备⼯作预分析在⼤涡模拟中，瞬时速度被分解为滤波后的分量以及剩余的残差分量，滤波后的速度分量表征了⼤尺度的⾮定常运动。
在LES中，⼤尺度的湍流运动被直接表征，⽽⼩尺度的湍流运动则⽤模型近似。
关于滤波速度的滤波⽅程可以从Navier-Stokes⽅程推出，由于残差操作，动量⽅程中的⾮线性对流项引⼊了⼀个应⼒张量的残差项，该残差应⼒张量需要通过构造模型来完成⽅程组的封闭，⽽FLUENT中提供了从易到难的多种模型。
既然咱们要求解，那么LES就是个⾮定常的模拟过程，需要在时域内向前推进。
为了收集统计平均量，⽐如平均和均⽅根（root mean square（r.m.s.））速度，咱们需要⾸先达到统计上的稳定状态（然后再开展统计平均的处理）。
作为对⽐，模型求得的平均速度也⼀并给出。
关于LES的详细理论和⽅程可以再很多湍流的书籍中找到。
准备⼯作LES是三维⾮定常计算（只能适⽤于三维问题和⾮定常问题），那么计算域是全部的管道。
在打开ANSYS之前，先创建⼀个⽂件夹turbulent_pipe_LES，然后⾥⾯在创建⼀个ICEM⽂件夹和FLUENT⽂件夹，分别⽤来存放ICEM的建模和画⽹格⽂件，以及FLUENT的计算⽂件。
2 构建⼏何模型打开ICEM CFD 17.0软件，在其中完成建模⼯作，咱们计算域是圆管内部流道，也就是⼀个圆柱体，让圆柱体的轴线沿着⽅向，进⼝截⾯位于上，圆⼼位于坐标原点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于FLUENT 的波浪管道热传递耦合模拟
CFD 可以对热传递耦合的流体流动进行模拟。
CFD 模拟可以观察到管道内部的流动行为和热传递，这样可以改进波浪壁面复杂通道几何形状中的热传递。
目的：
（1） 创建由足够数量的完整波浪组成的波浪管道，提供充分发展条件； （2） 应用周期性边界条件创建波浪通道的一部分； （3） 研究不同湍流模型以及壁面函数对求解的影响； （4） 采用固定表面温度以及固定表面热流量条件，确定雷诺数与热特性之间的
关系。
问题的描述：
通道由重复部分构成，每一部分由顶部的直面和底部的正弦曲面构成，如图。
图1 管道模型
空气的流动特性如下： 质量流量： m=0.816kg/s; 密度: ρ=1kg/m 3;
动力粘度：μ=0.0001kg/(m ·s); 流动温度： Tb=300K ；
流体其他热特性选择默认项。
流动初试条件：
x 方向的速度=0.816m/s ； 湍动能=1m 2/s 2;
湍流耗散率=1×105m 2/s 3。
所有湍流模型中均采用增强壁面处理。
操作过程：
一、 完整波浪管道模型的数值模拟
（1） 计算
Re=uH/v=0.816×1/ (0.0001/1) =8160 Cf/2=0.0359Re -0.2=0.0359× (8160)-0.2=0.0059259
0628.00059259.0816.02
=⨯==f t C u u
y +=u t y/v y=0.00159
（2）创建网格
本例为波浪形管道，管道壁面为我们所感兴趣的地方所以要局部细化。
入口和出口处的边界网格设置如图。
图2 边网格
生成面网格
图3 管道网格
（3）运用Fluent进行计算
本例涉及热传递耦合，所以在fluent中启动能量方程，如图。
图4 能量方程
设定条件，湍流模型选择标准k-e模型，近壁面处理选择增强壁面处理。
图5 湍流模型
设定材料，密度为1，动力粘度改为0.0001如图。
图6 材料设定
设定边界条件，入口速度为0.816，湍动能为1，湍流耗散率为100000。
出口为自由出口，壁面温度为固定温度分别为300k，500k。
图7 边界条件
初始化，并计算。
图8 残差
残差中的e和k并没有减小，没有达到10-3一下，并且由于网格很大，计算时间很长。
图9 压力分布图
随着流体流动，管道中压力分布趋于平稳，波浪管道中波谷的压力最低，在入口处的压力较高。
图10 速度分布图
从图中可以看出，在管道7-11个波浪处，流动已经充分发展，贴近上壁处速度最大，在波谷出的速度最小，甚至接近于零。
图11 温度分布图
贴近波浪壁面出的温度较高，流动充分发展后，由于换热作用，管道后部流体温度逐渐升高，在波峰与波谷之间的流体温度最高，如图。
图12 速度矢量图
可以看出，波浪壁面出流体出现反流，在波谷出反流的流体最多，速度在波谷出最小，接近于0，出现滞留区。
若要观察波峰、波谷处流体流动速度，需要在波峰、波谷处创建两条直线，观察直线上的速度。
因为管道7-11节处流动充分发展，所以在第十一节波峰、波谷处建立两条直线，如图。
图13 波峰、波谷
图14 波峰、波谷的速度
波峰贴近两侧壁面出的速度梯度很大，在管道中间速度随高度增加而增加，在0.7m左右达到最大。
波谷处靠近上壁面的速度梯度很大，但是由于有波谷存在，波谷处的速度梯度不大，在谷中速度先增大再减小，在0处左右达到最下，随后逐渐增加，在0.7m高度左右速度最大。
高度在0.5m处以上波峰波谷处的速度基本相等。
二、周期性波浪管道模型的数值模拟
图15 周期性网格
网格密度与完全管道网格相同。
在fluent中输入以下指令，创建周期性网格。
/grid> modify-zones
/grid/modify-zones> make-periodic
Periodic zone [()] inlet
Shadow zone [()] outlet
Rotational periodic? (if no, translational) [yes] no
Create periodic zones? [yes] yes
Auto detect translation vector? [yes] yes
computed translation deltas: 1.000000 0.000000
all 100 faces matched for zones 6 and 5.
zone 5 deleted
created periodic zones.
/grid/modify-zones>
边界条件中可以看到已经没有outlet，inlet也变成了periodic周期性的。
这里要设置周期性边界条件。
质量流量为0.816，其他设置与之前相同。
图16 边界条件
图17 残差
Energy并不收敛，反而随计算而发散。
其他参数都收敛。
计算量很小，计算速度明显提高。
图18 压力图
图18 压力图速度图温度图速度矢量图
管道中间压力最大并比较均匀，在波浪波谷出压力最低。
温度分布不太正确。
图19 波峰波谷速度图
波峰贴近两侧壁面出的速度梯度很大，与完全模型相似，波峰在管道中间速度随高度增加先增加在减小，但是变化不大，其他分布趋势与完全模型相似。
图20 周期模型与完全模型波峰速度图比较
周期性模型，管道中速度基本相等，没有呈现完全模型的变化趋势。
图21 周期模型与完全模型波谷速度图比较
两模型的波谷速度的变化趋势大致相同，在小于0.3m处，周期性模型速度大于完全模型，0.3m之后，周期性模型速度小于完全管道模型。
三、周期性波浪管道不同湍流模型的数值模拟
应用周期模型，再选分别应用RNG与Realizable湍流模型计算。
实验数据如图。
图21 RNG模型波峰波谷速度图
图22 Realizable模型波峰波谷速度图将之前的数据放在一起进行比较。
图23 不同湍流模型波峰速度图
图24 不同湍流模型波谷速度图
从图中可以看出realizable和标准k-e模型波峰的速度分布大致相同，RNG 模型与完全模型更接近，变化更大。
三种湍流模型波谷的速度分布与波峰分布特点相似。
四、整体模型壁面采用固定热流率的数值模拟
重新选用整体模型，只需改变波浪面即wall2的边界条件即可，改为热流率1000w/m2，其他条件不变。
图25 不同湍流模型波谷速度图
图26 固定壁面温度与固定热流率波峰速度图比较
图27 固定壁面温度与固定热流率波谷速度图比较
从图中可以看出固定壁面温度与固定热流率波峰与波谷的速度分布还是比较相似的，不同的是在0.6m处固定热流率波峰波谷速度比固定壁面温度的速度稍高，在0.6m之后固定热流率波峰波谷速度比固定壁面温度的速度稍低，在接近两壁面处基本相等。
图28 压力云图温度云图
从图中可以看出，固定壁面温度与固定热流率模型的压力分布基本相同，但是，固定热流率模型管道内流动充分发展后，靠近波浪壁面的温度比固定壁面温度模型温度要高，说明前者换热量比后者大。