fluent的一个实例(波浪管道的内部流动模拟)
fluent仿真沉积效应
fluent仿真沉积效应Fluent是一种常用的计算流体力学（CFD）软件，被广泛应用于工程领域的流体仿真。
在流体仿真中，沉积效应是一个重要的现象，指的是在流体通过管道或管道内部的不同部位时，由于流体速度的变化，流体中的颗粒物质会沉积在管道壁面上。
本文将以Fluent仿真沉积效应为主题，详细讨论其原理、应用和影响。
一、沉积效应的原理在流体中，存在着颗粒物质，比如颗粒污染物、悬浮物等。
当流体通过管道时，由于管道内部存在流速的变化，流速较低的地方会使颗粒物质沉积在管道壁面上，形成一层沉积物。
这种沉积物的形成被称为沉积效应。
沉积效应的原理可以通过Fluent软件进行仿真分析。
Fluent软件可以对流体进行数值模拟，计算流体在管道内部的流动情况，并分析流体中颗粒物质的运动轨迹和沉积情况。
通过仿真分析，可以得到沉积物的分布情况、厚度和形状等重要参数，为实际工程应用提供参考。
二、沉积效应的应用沉积效应在工程领域中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 管道输送系统的设计在油气、化工、水处理等行业中，管道输送系统的设计是一项重要的工作。
沉积效应的存在会影响管道的流动性能和输送效率，因此在设计过程中需要考虑沉积效应对系统的影响。
利用Fluent软件进行仿真分析，可以评估沉积物的分布情况和厚度，从而优化管道的设计。
2. 污水处理系统的优化在污水处理系统中，沉积效应也是一个重要的问题。
沉积物的堆积会导致管道阻塞、流量减小甚至设备损坏。
通过Fluent软件的仿真分析，可以预测沉积物的分布情况，并在设计阶段对系统进行优化，提高处理效率和设备的寿命。
3. 粉尘沉降问题的研究在一些工业生产中，会产生大量的粉尘颗粒，如煤矿、水泥厂等。
这些颗粒物质会在空气中悬浮，并随着气流的变化而沉降。
利用Fluent软件进行仿真分析，可以模拟粉尘颗粒在空气中的运动轨迹和沉降情况，为粉尘治理提供科学依据。
三、沉积效应的影响沉积效应对工程系统有着重要的影响。
fluent单元标记区域角度
fluent单元标记区域角度摘要：一、引言二、Fluent 简介三、单元标记四、区域角度五、应用案例六、总结正文：一、引言Fluent 是一款广泛应用于流体动力学仿真分析的软件，通过模拟流体在各个区域内的运动状态，帮助工程师优化产品设计，提高性能。
在Fluent 中，单元标记和区域角度是两个重要的概念，对于准确模拟流体运动至关重要。
二、Fluent 简介Fluent 是基于有限体积法（FVM）的一款流体仿真软件，适用于多种流体介质，包括气体、液体以及两相流体。
它具有强大的计算能力和丰富的模型库，可以模拟各种复杂的流体现象，如湍流、多相流、化学反应等。
三、单元标记在Fluent 中，单元标记用于区分不同的网格单元类型。
通常情况下，网格被分为以下几种类型：1.内部单元：位于计算域内的单元。
2.边界单元：与外部环境相接触的单元。
3.悬挂单元：与边界单元相邻但不被边界条件所影响的单元。
4.虚拟单元：用于定义模型中的某些特定区域，如对称区域和周期性区域。
正确选择单元标记对于确保计算精度和收敛速度至关重要。
四、区域角度区域角度用于描述流体流动方向与网格单元的角度关系。
在Fluent 中，可以定义以下几种区域角度：1.0 度：流体流动方向与网格单元的法向相同。
2.90 度：流体流动方向与网格单元的边向相同。
3.180 度：流体流动方向与网格单元的法向相反。
4.270 度：流体流动方向与网格单元的边向相反。
根据实际问题需要选择合适的区域角度，以便更好地模拟流体流动现象。
五、应用案例以一个简单的流体流动问题为例，假设我们需要模拟一个流体在管道内的流动情况。
首先需要对管道及其周围的流体区域进行网格划分，然后根据实际情况选择合适的单元标记和区域角度。
接下来，设置边界条件并启动计算。
计算完成后，通过后处理工具对结果进行分析，以评估流体流动性能。
六、总结Fluent 中的单元标记和区域角度是进行流体动力学仿真分析的两个关键概念。
基于FLUENT的波浪数值仿真及其对出水物体的作用研究
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。
fluent流体工程仿真计算实例与应用
fluent流体工程仿真计算实例与应用引言流体力学在工程和科学领域中扮演着重要的角色。
通过流体力学的研究，我们可以了解和预测液体和气体在不同条件下的行为。
然而，在真实的实验中，获取流体的准确和详细的数据是非常困难和昂贵的。
因此，流体工程仿真计算成为了一种重要的工具，它可以在实际实验之前通过计算的方式对流体进行建模和分析。
fluent流体工程仿真计算简介Fluent是一款商业化的流体动力学仿真软件，由ANSYS公司开发。
它是一个基于计算流体力学（CFD）的软件工具，能够对各种复杂的流体问题进行建模和分析。
该软件提供了丰富的功能和工具，使工程师能够模拟和解决涉及流体力学的问题。
流体力学仿真计算的优势与传统的实验方法相比，流体力学仿真计算具有以下几个优势： 1. 成本效益：流体力学仿真计算可以节约大量的实验成本，同时缩短了实验周期。
2. 控制参数的灵活性：在真实实验中，很多参数无法被精确控制，而在仿真计算中，我们可以精确地控制和调整各种参数。
3. 快速修改和优化：在实验中，修改和优化系统需要经历繁琐的实验过程，而在仿真计算中，可以轻松地进行快速修改和优化。
4. 可视化和详细分析：通过仿真计算，我们可以获得流体行为的详细信息，同时可以使用可视化工具展示仿真结果。
实例与应用1. 空气动力学仿真空气动力学是流体力学的一个重要分支，研究涉及空气流动的物体。
通过Fluent软件，我们可以对飞行器、汽车、建筑物等在空气中的流动行为进行仿真。
这样的仿真可以帮助工程师改进设计，提高性能和效率。
在空气动力学仿真中，我们可以通过设置不同的参数和条件，如飞行速度、角度、流体密度等，来模拟不同的飞行状态和环境。
通过仿真结果，可以获得飞行过程中的压力分布、升力和阻力等关键性能指标。
2. 建筑气流仿真在建筑领域中，气流对于建筑物的设计和能源消耗具有重要影响。
通过Fluent软件，可以对建筑物内、外的气流进行仿真。
建筑气流仿真可以帮助工程师优化建筑物的通风系统、改善空气质量、减少能耗。
fluent实例
Fluent 实例分析求解操作一、实例简介本实例主要是求解管道内速度场的操作过程，其中， 管道的宽度远大于它的高度，所以侧壁对速度场的影响比较小，可以对速度场的模拟进行简化。
简化后如下图所示，这是原来管道z=0处XY 截面，他可以看做槽道，其长度为50mm ，高度为1mm 。
由于其长高比大于10符合槽道流动的必要条件，设槽道入口的水流速为0.1m/s 。
二、实例操作步骤1、利用Gambit 建立计算区域和指定边界条件类型 步骤1：文件的创建及其求解器的选择 （1）启动Gambit 软件 （2）建立新文件选择File-New 打开如下图所示文件创建框，输入channel 作为创建的文件名。
（3）选择求解器单击主菜单Solver 在弹出的对话框中选择FLUENT5/6，即利用Fluent 求解器求解。
步骤2：创建控制点选择Operation-Geometry-Vertex 打开如下图所示对话框进口L H 出口 yO在左边XYZ坐标对应的三个文本框中依次输入四个控制点坐标分别为（0,0,0）、（0,1,0）、（50,1,0）、（50，0,0）创建后如下图所示步骤3：创建边选择Operation-Geometry-Edge，打开如下图所示对话框在上图上面对话框中点击向上的箭头即可得到下面的对话框，选择2、3控制点单击向右的箭头在上面的框中单击Apply即可使2、3号控制点连线，同理把其余点依次连线组成矩形如右图所示步骤4：创建面选择Operation-Geometry-Face即可打开一对话框，在Edges文本框中把四根线都选上，然后单击Apply，可以看到四根线变成蓝色表明面已经创立。
利用Gambit软件右下角Global Control中Shade按钮就可以看到创建的面，如下图所示步骤5：网格划分（1）边的网格划分选择Operation-Mesh-Edges打开如下图所示的对话框Edges文本框选择所要划分网格的边线，Spacing为划分大小，后面对应的项目是Interval count，两条长边Spacing 值为150.短边Spacing值为50，划分后效果如下图所示（2）面的网格划分选择Operation-Mesh-Face打开面的网格划分对话框，在Face文本框中选择face.1面Spacing 值设置为1.0，且其后对应的项目是Interval size,单击Apple即可把上诉的面划分网格如下图所示步骤6：边界条件类型的指定选择Operation-Zones,打开如下图所示的对话框其中Name文本框是给边界命名Type是给边界类型指定，Edges选择边界，给1、3号边界命名Wall,其类型也为Wall,二号边界也就是入口边界命名inlet,指定类型为VELOCITY_INLET，4号边界命名为outlet，其类型为OUTFLOW，关掉网格显示单击Show labels，就可看到如下图所示的效果步骤7：mesh文件的输出选择File-Export-Mesh再打卡的对话框中输保存文件的文件名和存储路径单击Accept确定2、利用Fluent求解器求解步骤1：求解器的选择由于本例涉及的是二维管道流动，故打开Fluent软件后在弹出的对话框如下选择二维求解步骤2：文件导入和网格操作（1）读入文件File-Read-Case,选择前面保存的文件打开（2）检查网格文件Grid-Check,此操作是Fluent求解器对读入的网格文件进行检查（3）设计计算区域尺寸由于Gambit作图时默认单位是mm。
fluent湍流管道流动教程
Preparation
1. Copy the le
fluent_inc fluent5 tut elbow elbow.msh
from the FLUENT tutorial CD to your working directory. 2. Start the 2D version of FLUENT.
Prerequhave little experience
with FLUENT, but that you are generally familiar with the interface. If you are not, please review the sample session in Chapter 1 of the User's Guide.
b Click on Scale to scale the grid. The reported values of the Domain Extents will be reported in the default SI units of meters.
Fluent实例
傅德彬
实例练习1—简单翼形气动力分析
练习内容 Gambit建模基本过程 Fluent设置基本过程
实例练习1—管道内流动与传热分析
练习内容 Gambit建模基本过程
三维建模 结构网格划分 合并网格 不可压缩流动 湍流设置 边界设置
Fluent设置基本过程
实例练习1—简单翼形气动力分析
1、创建几何
2、分区域创建网格并设置边界类型(1)
2、分区域创建网格并设置边界类型(2)
3、输出并合并网格 utility tmerge -3d
4、设置计算项并求解 模型设置 材料设置 边界条件 初始条件 计算条件
实例练习2—简单翼形气动力分析
练习内容 Gambit建模基本过程
外场计算域设置 边界层网格 可压缩流动 远场条件 计算分析与结果查看
Flue方腔流动分析
练习内容 Gambit建模基本过程 Fluent设置基本过程
Fluent二维波浪模拟教程
Fluent二维波浪模拟教程Tutorial10.Simulation of Wave Generation in a TankIntroductionThe purpose of this tutorial is to illustrate the setup and solution of the2D laminar?uid ?ow in a tank with oscillating motion of a wall.The oscillating motion of a wall can generate waves in a tank partially?lled with a liquid and open to atmosphere.Smooth waves can be generated by setting appropriate frequency and amplitude.One of the tank walls is moved to and fro by specifying a sinusoidal motion.In this tutorial you will learn how to:Read an existing mesh?le in FLUENT.Check the grid for dimensions and quality.Add new?uid in the materials list.Set up a multiphase?ow problem.Use the dynamic mesh model.Set up an animation using Execute Commands panel.PrerequisitesThis tutorial assumes that you have little experience with FLUENT but are familiar with the interface.Problem DescriptionIn this tutorial,we consider a rectangular tank with a length(L)of15m and width(W) of0.8m(Figure10.1).The left wall is assigned a motion with sinusoidal time variation.The top wall is open to atmosphere and thus maintained at atmospheric pressure.The ?ow is assumed to be laminar.Simulation of Wave Generation in a TankFigure10.1:Problem SchematicPreparation1.Copy the mesh?le,wave.msh and libudf folder to your working directory.2.Start the2D double precision solver of FLUENT.Setup and SolutionStep1:Grid1.Read the grid?le,wave.msh.File?→Read?→Case...FLUENT will read the mesh?le and report the progress in the console window.2.Check the grid.Grid?→CheckThis procedure checks the integrity of the mesh.Make sure the reported minimumvolume is a positive number.3.Check the scale of the grid.Grid?→Scale...Simulation of Wave Generation in a Tank Check the domainextents to see if they correspond to the actual physical dimensions.If not,the grid has to be scaled with proper units.4.Display the grid(Figure10.2).Display?→Grid...(a)Click Colors....The Grid Colors panel opens.i.Under Options,enable Color by ID.ii.Click Close.(b)In the Grid Display panel,click Display(c)Zoom in near the moving-wall(Figure10.3). Simulation of Wave Generation in a TankFigure10.2:Grid DisplayFigure10.3:Grid Display(Close-up of moving-wall) Simulation of Wave Generation in a TankStep2:Models1.Specify the solver settings.De?ne?→Models?→Solver...(a)Under Time,enable Unsteady(b)Under Transient Controls,enable Non-Iterative Time Advancement.(c)Click OK.2.Enable VOF multiphase model.De?ne?→Models?→Multiphase...Simulation of Wave Generation in a Tank(a)Under Model,enable Volume of Fluid.The panel expands to show the other settings related to VOF model.Retainthe other settings as default.(b)Click OK.Step3:MaterialsDe?ne?→Materials...1.Add liquid water to the list of?uid materials by copying it from the materialsdatabase.Simulation of Wave Generation in a Tank(a)Click Fluent Database....Fluent Database Materials panel opens.Simulation of Wave Generation in a Tanki.Select water-liquid(h2o)from the Fluent Fluid Materials list. Scroll down to view water-liquid.ii.Click Copy and close the panel.(b)Click Change/Create and close the panel.Step4:PhasesDe?ne?→Phases...1.Set air as primary phase and water as secondary phase.(a)Under Phase,select phase-1.The Type will be shown as primary-phase.(b)Click Set....i.Change Name to air.ii.Select air in the Phase Material drop-down list.iii.Click OK.(c)Similarly,change the Name of phase-2to water and set its Type to water-liquid.(d)Close the Phases panel.Simulation of Wave Generation in a TankStep5:Operating ConditionsDe?ne?→Operating Conditions...1.Set the gravitational acceleration.(a)Enable Gravity.(b)Under Gravitational Acceleration,set Y to-9.81m/s2.As the tank bottom is perpendicular to Y axis,gravity points in the negativeY direction.2.Set the operating density.(a)Under Variable-Density Parameters,enable Speci?ed Operating Density.(b)Retain the default density of1.225kg/m3.Set the operating density to the density of the lighter phase.This excludesthe build-up of hydrostatic pressure within the lighter phase,improving theround-o?accuracy for the momentum balance.3.Set the reference pressure location.(a)Under Reference Pressure Location,retain the default value of zero for both Xand Y.This location corresponds to a region where the?uid willalways be100%ofone of the phases(water).If it is not,it is recommended to change the regionto a appropriate location where the pressure value does not change much overtime.This condition is essential for smooth and rapid convergence.4.Click OK to accept the settings and close the panel.Simulation of Wave Generation in a TankStep6:Boundary ConditionsFLUENT maintains zero velocity condition on all the walls.Also,the pressure condition for outlet boundary at the top is set by default to zero gauge(or atmospheric).Hence, there is no need to change the boundary conditions.Retain all the boundary conditions as default.Step7:UDF LibraryDe?ne?→User-De?ned?→Functions?→Compiled...1.Click Load to load the UDF library.The sinusoidal wall motion will be assigned using user de?ned function.A compiledUDF library named libudf is created for this purpose.Step8:Dynamic Mesh Model1.Set the dynamic mesh parameters.De?ne?→Dynamic Mesh?→Parameters...Simulation of Wave Generation in a Tank(a)Under Models,enable Dynamic Mesh.The panel expands.(b)Under Mesh Methods,disable Smoothing and enable Layering.(c)Under the Layering tab,set Collapse Factor to0.4.(d)Click OK.2.Set the dynamic mesh zones.De?ne?→Dynamic Mesh?→Zones...(a)Under Zone Names,select moving-wall.(b)Under Type,retain the default selection of Rigid Body.(c)Under Meshing Options tab,set Cell Height to0.008m. This is the average size of the cell normal to the moving wall.(d)Click Create and close the panel.Step9:Solution1.Retain the default solution controls.Solve?→Controls?→Solution...Simulation of Wave Generation in a Tank2.Initialize the?ow.Solve?→Initialize?→Initialize...(a)Click Init and close the panel.The complete domain is now initialized with air.The water level required atstart(t=0)can be patched.3.Create a register marking the region of initial water level.Adapt?→Region...Simulation of Wave Generation in a Tank(a)Set X Max to be15m.(b)Set Y Max to be0.5m.(c)Click Mark and close the panel.FLUENT displays the following message in the console:8510cells marked for re?nement,0cells marked for coarsening.4.Patch the initial water level.Solve?→Initialize?→Patch...(a)Under Registers to Patch,select hexahedron-r0.(b)Under Phase,select water.(c)Under Variable,select Volume Fraction.(d)Set Value to1.(e)Click Patch and close the panel.Simulation of Wave Generation in a Tank5.Display the zone motion to check the movement of moving-wall.(a)Display the grid(Figure10.4).Display?→Grid...i.Under Surfaces,deselect default-interior.Zoom-in the graphics window to get the view as shown in Figure10.4.ii.Click Display.Figure10.4:Grid Display Outline at t=0(b)Display the zone motion.Display?→Zone Motion...Simulation of Wave Generation in a Tanki.Under Motion History Integration,set Time Step to0.001. ii.Set Number of Steps to300.iii.Click Integrate.iv.Under Preview Controls,set Time Step to0.001.v.Set Number of Steps to300.vi.Click Preview to observe the wall motion.vii.Close the Zone Motion panel.6.View the contours of volume fraction for water(Figure10.5).Display?→Contours...(a)Select Phases...and Volume Fraction in the Contours of drop-down lists.(b)Under Phase,select water.(c)Under Options,enable Filled.(d)Click Display and close the panel.Simulation of Wave Generation in a TankFigure10.5:Contours of Volume Fraction for Water7.Enable the plotting of residuals during the calculation. Solve?→Monitors?→Residuals...(a)Under Options,enable Plot.(b)Under Plotting,set Iterations to10.This will display residuals for only the last10iterations.(c)Click OK.Simulation of Wave Generation in a Tank8.Set hardcopy settings.File?→Hardcopy...(a)Under Format,select TIFF.(b)Under Coloring,select Color.(c)Click Apply.(d)Click Preview.The background of graphics window is changed to white.FLUENT will displaya question dialog box asking you whether to reset the window.(e)Click Yes in the Question dialog box.(f)Close the panel.9.Set the commands to capture the images of contours.You need to use Text User Interface(TUI)commands to achieve this.For most of the graphical commands,corresponding TUI commands are available.Solve?→Execute Commands...Simulation of Wave Generation in a Tank(a)Set the number of De?ned Commands to3.(b)Enable On option for all the commands.(c)Under Every,set7for all the commands.(d)Under When,set Time Step for all the commands.(e)For command-1,specify the Command as:display set-window1This command will make the window-1active.(f)For command-2,specify the Command as:display contour water vof01This command will display the contours of water volume fraction in the activewindow.(g)For command-1,specify the Command as:display hard-copy"vof-%t.tif"This command will save the image in the TIF format.The%t option gets replaced with the time step number,when the image?leis saved.The TIF?les saved can then be used to create a movie.For theinformation on converting TIF?le to an animation?le,refer to/cfm/graphics01.htm(h)Click OK to accept the settings and close the panel.10.Set the surface monitors.Solve?→Monitors?→Surface...(a)Increase the number of Surface Monitors to1.(b)Enable Plot for monitor-1.(c)Under Every,select Time Step.(d)Click on De?ne...next to monitor-1.Simulation of Wave Generation in a Tank(e)Select Area Weighted Average in the Report Type drop-down list.(f)Select Grid and X-Coordinate in the Report of drop-down list.(g)Under Surfaces,select moving-wall.(h)Click OK to close both the panels.11.Save the case and data?les(wave-init.cas.gz and wave-init.dat.gz).File?→Write?→Case&Data...Retain the default Write Binary Files option so that you can write a binary?le.The .gz extension will save zipped?les on both,Windows and UNIX platforms.。
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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/m3;
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=1m2/s2;
湍流耗散率=1×105m2/s3。
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
0628.00059259.0816.020ftCuu
y+=uty/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。
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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
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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。
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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。