基于FLUENT软件的水力空化数值模拟

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论文:基于fluent软件的冷、热水混合器内部二维流动数值模拟

论文:基于fluent软件的冷、热水混合器内部二维流动数值模拟

基于fluent 软件的冷、热水混合器内部二维流动数值模拟(xxx 中国矿业大学 江苏徐州 221116)摘要:基于标准k-ε湍流模型,对冷、热水混合器的内部流动与交换传热 ,利用fluent 软件进行了数值模拟。

在该过程中,计算冷热水在混合器内流体的速度场、压力场等,同时分别对算例采用一阶离散化方法和二阶离散化方法进行模拟, 并对二者的结果进行比较分析。

关键词: 计算流体力学( CFD) ; 数值模拟; 冷、热水混合器。

Abstract:It is based on the standard k - epsilon turbulence model for cold and hot water mixer internal flow and heat transfer, exchange by using fluent software is simulated. In the process, the calculation of hot and cold water in the fluid velocity field and pressure field in the mixer, etc., at the same time, make a distinction between the first discretization method and second order discretization method is simulated, and comparing the results of the analysis.Key words :CFD ;FLUENT ;hot and cool water mixture ;一 、前言:Fluent 是目前国际上比较流行的商用CFD 软件包,软件的核心部分是纳维—斯托克斯(Navier-Stokes)方程组的求解模块。

用压力校正法作为低速不可压流动的计算方法,包括SIMPLE 、SIMPLEC 、PISO 三种算法,采用有限体积法离散方程, 其计算精度和稳定性都要优于传统编程中使用的有限差分法。

基于FLUENT软件的闸后水跃二维数值模拟

基于FLUENT软件的闸后水跃二维数值模拟

p rs n b t e h ac ltd r s lsa d t e me s rd r s ls s o h tt i mah m aia o e s a io ewe n t e c luae e u t n h a u e e ut h ws t a hs t e tc lm d li
J mp Be i d S uc s d On Fl e t h n l ieBa e u n u
C E h n WE nl , A injn H NC og , I We- Y N Ja - i u

Co Lt ., ’ n 7 0 8, . d Xi a 1 04 Chi a n)
sr c :n t i a e ,t e Re n lsEu a i sa eco e t tn a d]s mo e. meh d c l o o - e 报 Ab ta t I hsp p r h y od q t n r ls d wih sa d r e d 1A t o ald Ge —
(. 安 理 工 大学 水 利 水 电学 院 , 安 70 4 ;2 西 安普 迈 项 目管 理有 限公 司 , 1西 西 10 8 . 西安 7 0 4 ) 10 8




要: 采用标准 ~£湍流模型封闭 Ren ls y od 方程作为紊流控 制方程组 , 用几何重构 VOF法追 踪 自由表面 ,流场计算用 P S IO 算法 , 对闸后水跃强紊流 区流速场进行 了数值模拟;将数值模拟结果与实测结果进行比较 , 表明它具有可行性与实用性。
第3 5卷 第 4期
20 0 8年 1 2月
Vo. 5, . 13 No 4
De ., 0 8 c 2 0

基于Fluent软件的热处理数值模拟仿真工程

基于Fluent软件的热处理数值模拟仿真工程

基于Fluent软件的热处理数值模拟仿真工程热处理是一种常用的工艺,用于改善材料的力学性能和耐热性。

在热处理过程中,经过加热和冷却过程,材料的内部组织和性能会发生变化。

为了更好地理解和优化热处理工艺,数值模拟仿真成为一种重要的手段。

在本文中,我们将介绍基于Fluent软件的热处理数值模拟仿真工程,探讨其原理、方法和应用。

首先,我们需要了解Fluent软件的基本原理和特点。

Fluent是一种流体力学软件,它基于计算流体力学(CFD)方法,可以模拟并分析流体流动和传热现象。

在热处理数值模拟中,Fluent可以用于建立材料的三维几何模型,并通过求解传热和质量传输方程,预测材料的温度场分布和相变过程。

在进行热处理数值模拟之前,我们需要收集和准备相应的物理参数和边界条件。

具体而言,包括材料的热物性参数(如热导率、比热容)以及外部边界的温度变化情况。

这些参数将直接影响数值模拟的精度和结果。

接下来,我们通过Fluent软件建立材料的三维几何模型。

首先,导入材料的CAD模型,进行网格划分以描述材料的几何形状。

网格划分的精度和质量对于数值模拟的准确性至关重要。

合适的网格密度和划分方法可以确保模拟结果的可靠性。

完成材料的几何建模后,我们将设置边界条件和物理模型。

边界条件主要涉及外部温度的设定,以模拟热处理过程中的加热和冷却。

物理模型包括传热和质量传输方程的设定,以及相应的辅助方程,如能量方程和质量守恒方程。

一旦建立了几何模型和物理模型,我们可以对热处理过程进行数值模拟。

Fluent软件内部采用有限体积法来离散化方程,并通过迭代求解得到结果。

在求解过程中,Fluent可以提供温度场分布、相变情况、流体流动情况等多种结果参数,以帮助分析和评估热处理工艺的效果。

热处理数值模拟的目的在于优化工艺参数,提高材料的性能。

通过对数值模拟结果的分析,我们可以评估不同工艺参数对于材料的影响,进而确定最优的工艺条件。

例如,我们可以通过调整加热温度和保温时间,来控制材料的晶粒尺寸和相变行为。

空化数值模拟

空化数值模拟

空化数值模拟文献综述课题研究背景在水力机械的工作系统中,其主要工作介质是不可压缩的水。

由于水质状况、机械结构和部分过流部件的形状以及机械的运行工况等因素,使得介质在流经某些区域时,其整体压力会不断下降。

当温度一定时,当其压力达到饱和蒸汽压力时,就会发生汽化,产生空泡(气泡);另外,在水中溶解的气体也会不断的析出,形成空泡。

在空泡产生、发展和溃灭的运动过程中,在可压缩的空泡和不可压缩的水间会发生复杂的物理、化学变化,这种现象即为空化[1]。

在工程实践中,通常采用空化数来定量描述空化:一般情形下,空化数越小,空化现象越严重[2]。

如果在水力机械运行中发生空化现象,通常会带来一系列的问题,由于空化的实质是流体的动力学及热力学的联合作用,液体介质的局部液-气相变。

在液体内部一经出现空化,就会破坏液体的连续性,改变液体的水动力特性,并会在固体边壁上诱发空蚀,产生空化噪声及激发机械振动。

另外,在空泡溃灭时,还会产生强烈的振动和噪声,降低水力机械的能头、工作效率及使用寿命[3]。

但是随着科技大发展,对空化现象的应用研究也越来越多。

如可以利用空化产生的噪音和振动去清洗部件;利用空泡溃灭所产生的高温、高压在污水处理中去分解水中的有机混合物等有害物质;而利用通过在水下航行体周围形成的超空化则可以使水下航行体减阻,在这方面前苏联已于1977年成功的研究出了航速达到200节的超空化鱼雷[2]。

由此可见对于空化现象的研究,一方面可以减小水力机械运行中空化产生的可能或尽量减小空化的危害,另一方面则可利用空化在实际应用中产生重大作用。

空化研究进展早在1753年,Euler就指出:当水管中某处的压强降低到负值时,水自管壁分离,而在该处形成一个真空空间,这种现象应予避免。

这是科学家第一次预言液体会发生空化。

19世纪后半叶,由于工业的迅速发展,使得蒸汽机船开始大量使用。

但是人们发现,在螺旋桨转速提高到一定程度后反而出现了船舶航行速度下降的现象。

基于fluent圆管数值模拟

基于fluent圆管数值模拟

已知:圆管的横截面半径0.1m,长度为1m,水流以1m/s的速度从圆管的一端进入。

用fluent模拟管进出口流场模拟。

步骤:
1、用solidworks 画直径为100mm,长度为1000mm的图,另存为1.X_T格式,然后导入ICEM,导入步骤如下图:
选择单位为:Millimeter ,导入ICEM后如下图:
2、创建part,右击模型树Model/Parts/Creat Part,设置part的进口IN,出口OUT,管壁WALL。

Part设置完成后删除没有几何元素的空Part如下图:
创建几何图形的拓扑结构,如下图:创建Body,如下图:
3、定义网格参数
3.1 定义全局网格参数3.2 定义体网格全局参数
3.3 定义棱柱网络全局参数
保存几何模型。

File-geometry-save geometry as ,保存当前几何模型为1.tin
4、生成网格
4.1 生成网格
4.2 检查网络质量
质量检测结果,如下图:
4.3 导出网格
File-mesh-save mesh as,保存当前的网格文件为dz.uns。

步骤如下图:
5、求解计算
打开FLUENT,选择三维求解器
FILE--READ--CASE ,选择生成的网格dz.msh,如下图:
在fluent中的步骤如下图:
求解结果如下图:进口速度模拟:
出口速度模拟:。

fluent两相流空化模型 -回复

fluent两相流空化模型 -回复

fluent两相流空化模型-回复什么是"fluent两相流空化模型",它的原理以及如何应用。

Fluent两相流空化模型是在ANSYS Fluent软件中用于模拟和研究两相流动时发生的空化现象的模型。

在许多实际应用中,我们经常会遇到液体和气体或气固两相流动的情况,例如在化工、能源、核工程等领域。

了解两相流动的空化现象对于设计和优化这些工艺过程非常重要。

首先,让我们来了解一下两相流动中的空化现象。

空化是指在液体中存在气泡或气体被迅速释放的现象。

当液体中含有过饱和的气体时,由于某种扰动(如压力降低,温度增加或流动速度增加等)的作用,气体会形成小气泡并迅速增长,最后从液体中释放。

这个过程称为空化。

空化过程可能会导致流动性能下降,设备损坏甚至危险。

为了研究和模拟这种空化现象,ANSYS Fluent提供了多个模型和方法,其中最常用的是VOF(Volume of Fluid)模型。

这个模型基于充满两相流动介质的控制方程组,其中包括连续性方程、动量方程和能量方程。

在VOF模型中,通过区分两个流体相的体积分数来追踪这两相在流动中的分布。

该模型使用一个剪应力传递模型来描述液体与气体或气固相之间的相互作用。

使用Fluent两相流空化模型的一般步骤如下:1. 准备模型:首先,需要对研究对象进行几何建模,并设置相应的边界条件和材料属性。

这包括定义入口和出口条件、壁面条件以及其他必要的物理参数。

2. 设置模型:在Fluent软件中创建一个新的两相流动模型,并选择使用VOF模型来描述流动。

在设置界面中,可以指定流体的性质、空化模型的参数以及其他需要考虑的因素。

3. 网格划分:为了准确模拟流动,需要对计算域进行网格划分。

网格密度需要根据具体情况进行选择,以保证模拟结果的准确性。

4. 定义相互作用:在VOF模型中,定义液体和气体或气固两相之间的相互作用是非常重要的。

通过使用相关的物理模型和参数,可以描述两相之间的相互影响,并模拟空化过程的发生和发展。

FLUENT数值模拟方法及相关软件简介

FLUENT数值模拟方法及相关软件简介随着计算流体力学的发展和现代计算机科学技术水平的飞速提高,许多有效的模拟软件被开发出来,给各个领域中技术的研究和应用带来了极大的方便。

如FLUENT、ANSYS等数值模拟软件在化工行业的模拟研究和工程应用中已经占有了很重要的地位。

数值模拟方法为研究换热器性能提供了一种新手段。

数值模拟方法研发周期短、费用低、重复性好,能直观的得到换热器内部速度温度分布。

便于分析换热器性能并进行优化设计。

本文用到的模拟方法是“计算流体动力学(简称CFD)”,CFD的应用与计算机技术的发展密切相关。

CFD软件最早于20世纪70年代诞生在美国,但真正得到较广泛的应用是近几年的事[10]。

CFD软件现已成为解决各种流体流动与传热问题的强有力工具,成功应用于水利、航运、海洋、环境、食品、流体机械与流体工程等各种技术科学领域。

过去只能靠实验手段才能得到的某些结果,现在已完全可以借助CFD模拟来准确获取。

下面对此方法进行较详细的介绍。

2.1计算流体动力学方法介绍计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)是通过计算机数值计算和图像显示,对包含流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。

CFD的基本思想可以归纳为:把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场,如速度和压力场,用一系列有限个离散的点的变量值的集合来代替,通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间的代数方程组,然后求解代数方程组获得场变量的近似值。

CFD可以看做是在流动基本方程(质量方程、动量方程、能量方程)控制下对流动的数值模拟。

通过这种数值模拟,我们可以得到极其复杂问题的流场内各个位置上的基本物理量(如速度、压力、温度、浓度等)的分布,以及这些物理量随时间的变化情况,确定漩涡分布特性、空间特性及脱流区等。

还可以算出相关的其他物理量。

此外,还可以与CAD联用,可以进行结构优化设计等。

基于Fluent的油水分离器数值模拟分析

作为油水分离的最基本、最重要的装置,重力式油水分离器在工程上得到广泛的应用。

为了提高油水的分离效率,人们对油水分离设备的分离特性开展了很多研究[1-3],包括对设备内流体的流场特性进行模拟分析,但对于溢流堰出油的研究还很少。

随着计算机技术的发展,数值模拟将成为结构优化设计的重要手段之一。

1数值模拟计算方法在油水的分离过程中,设定油和水为不可压缩的连续流体,且密度和黏度为定值,流体的流动形式视为定常流动。

分离器内流体的动力学控制方程包括连续性方程和动量方程。

该不可压缩流体的连续性方程为:∂μx ∂x +∂μy ∂y +∂μz ∂z=0(1)式中μx 、μy 、μz 是速度矢量在x 、y 、z 方向的分量。

对黏性为常数的不可压缩流体,主要受到压力、黏性力与单位质量力的作用,动量方程为:d (ρμx )dt =-∂p ∂x +▽·(μ▽μx )+ρf xd (ρμy )dt =-∂p ∂y +▽·(μ▽μy )+ρf yd (ρμz )dt =-∂p ∂z +▽·(μ▽μz )+ρf z(2)式中ρ为密度;t 为时间;p 为流体压强;μ为流体的动力黏度;f x 、f y 、f z 为单位质量力。

2油水分离器的模型建立与网格划分2.1几何模型建立根据刚盖假定,本文的计算模型简化如图1所示。

上端表面为采用刚盖假定的自由表面,油出口位于挡板之上,由于挡板之后的流场不影响挡板之前的流场,因此只计算挡板之前,自由表面之下的流体区域。

2.2网格划分本文选取的是三种最为常见的入口构件,无构件式入口构件,挡板式入口构件以及孔箱式入口构件,入口构件都采用下入口构件。

利用Fluent 软件的前处理器Gambit 对所建三维模型进行网格划分。

为了提高划分的网格的质量以及兼顾Fluent 的计算速度,采用局部加密的非结构化四面体网格,生成的网格结构如图2:图2网格结构2.3计算模型设置本文选用Fluent 软件进行数值计算,对边界条件及物性参数作如下设置:①油水分离器的入口设为速度入口边界条件,入口速度为0.46m /s ;②出口设置为自由出流边界条件,水出口流量权重80%,油出口流量权重20%;③自由表面设置为对称边界条件,其余为壁面边界;④湍流强度为4.7%,水力直径D H 为0.04m 。

基于FLUENT软件的混合器内部流场数值模拟

基于FLUENT勺混合器内部流场数值模拟摘要:本文通过使用FLUENTS件的标准k- ■:湍流模型对冷热水混合器进行三维数值模拟,分析其内部流场变化情况。

通过对液体分布器内部流场的分析模拟,能真实反映混合器内部的复杂流动,准确反映混合器内部温度、速度流场,对混合器的设计有很好的指导作用,为混合器的设计提供理论依据。

关键词:CFD; FLUENT冷热水混合器;三维数值模拟1. 引言:1.1混合器应用背景工程热水恒温混合器,是为适应中央热水工程向大型化、自动化个人性化发展的技术要求而研发的,是为太阳能热水工程和各种生活热水器供水系统专门配套的一种全自动洗浴水恒温控制设备。

广泛适用于宾馆、饭店、学校、医院、厂矿、机关及洗浴中心、游泳池等大中小型生活热水系统。

由于混合器的广泛使用,混合器内的各个流场也受到内流研究者的广泛关注。

1.2 FLUENT软件背景FLUEN■是美国FLUENT公司开发的集流场、燃烧和热、质量传输以及化学反应于一体的商业CFD软件,也是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。

FLUENTS件的最大特点是具有专门的几何模型制作软件Gambit模块,并可以与CAD连接使用,同时备用很多附加方程添加接口,使用了目前较先进的离散技术和计算精度控制技术,如多层网络法、快速收敛准则以及光滑残差法等,数学模型的离散化合软件计算方法处理较为得当。

实际应用中发现,该软件在模拟单相流动或进出口同向或方向流动时,可以得到较好的模拟结果,且具有一定的计算精度。

FLUENT软件包主要具有常用的6种湍流数学模型、辐射数学模型、化学物质反应和传递流动模型、污染物质形成模型、相变模型、多相模型、流团移动模型、多孔介质、多孔泵模型等。

FLUENTS件的核心部分是纳维一斯托克斯(Navier-Stokes )方程的求解模块。

用压力校正法作为低速不可压流动的计算方法,包括SIMPLE SIMPLECPISO 三种算法,采用有限体积法离散方程,其计算精度和稳定性都要优于传统编程中使用的有限差分法。

利用fluent软件进行数值模拟卡门涡街

有限元大作业第二题2.利用fluent软件进行数值模拟卡门涡街。

分组将l1从0.11m变化到0.9m,每次增加0.01m,r从0.02增加,每次增加0.005mm,具体分组如表所示。

一建立模型1先打开Gambit软件,参照题目要求绘制模型二、求解计算1启动FLUENT二维精度计数器。

2执行File-Read-Case命令,读入“msh”格式的文件,执行Grid-Check命令,3执行Grid—scale…修改成mm4执行Define-Materials在弹出的对话框中点Flunt Database..在弹出的对话框中选water-liquid(h20<1>)点Copy,之后点Change/Create按钮。

如图:5执行Define-Boundary Conditions命令,选Fluit,点Set,在弹出的对话框中选water-liquid,单击OK。

选in点Set,在弹出的对话框中输入0.01,点ok,如图6执行Solve-Initialize-Initialize..命令,弹出的对话框选择In ,顺序单击all-zones 、rujou 、wall 按钮。

如图将window改为1,点OK如图8执行Solve-Iterate..命令,弹出对话框,依次Time Step Size 输入0.1,Number of Time Steps输入1000,Max Iterations per Step输入30,点Iterat,如图9执行Display-Contours..命令,Contours of下拉列表示Velocity..和Velocity magnitude,单击Display,达到100s后的速度分布云图如图,接着改变Contours of下拉列表示Velocity..和VorticityMagnitude,再次单击Display,达到100s后的涡量分布云图如图:10执行Display-Vectors..命令,弹出对话框,Vector of 下方列表中的Velocity 和Color by 列表中的velocity..及Velocity Magnitude ,将左侧的Scale 改为2,单击Display ,得到速度矢量图,放大后得到如图的局部矢量图:11执行Display-path lines 将color by 下拉菜单选velocity 和steps 改为200,path skip 改为10单击Display ,得到速度矢量图,放大后得到如图的局部矢量图:。

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基于FLUENT软件的水力空化数值模拟
引言:
水力空化是液体流体在高速条件下产生气体泡泡或蒸汽泡的现象。

这种现象会对流体的传输和传热过程产生重要影响,因此对水力空化进行研究具有重要意义。

随着计算机技术的不断发展,数值模拟成为研究水力空化的重要手段之一。

本文将基于FLUENT软件进行水力空化的数值模拟,并对
其原理、方法以及应用进行详细分析和阐述。

一、水力空化的原理
水力空化过程是液体在流动过程中由于压力低于液体饱和压力而形成气泡和蒸汽泡的现象。

这种现象常见于工业中的管道、泵和蒸发器等设备中。

水力空化现象的发生与流体的流速、温度、压力、管道内部粗糙度等因素密切相关。

二、数值模拟方法
数值模拟是通过对运动过程的数学模型进行计算,并通过计算机程序将其离散化,求解出流体在时间和空间上的变化过程。

在本文中,我们将使用FLUENT软件进行水力空化的数值
模拟。

FLUENT软件是一款用于求解流体流动和传热问题的计算
流体力学(CFD)软件。

它采用有限体积法对流体流动进行离
散化,通过对流动方程进行求解,得到流场、压力场以及其他相关参数。

数值模拟的基本步骤包括网格划分、边界条件设定、物理模型设定和求解器设置等。

1. 网格划分:网格划分是数值模拟中最关键的步骤之一,
合适的网格划分能够准确描述流体场的变化,但也会导致计算量的增加。

对于水力空化问题,应根据需要精细划分焦点区域,以便更好地捕捉空化现象。

2. 边界条件设定:在模拟中,边界条件的设定将直接影
响到模拟结果的准确性。

对于水力空化问题,通常需要设定流体的入口速度、压力等参数,并且需要模拟出口出口的流速、压力等。

3. 物理模型设定:在水力空化模拟中,需要选择合适的
物理模型。

根据实际情况,可以选择多相流模型或者二相流模型来模拟流场。

对于气泡的生成与消失,还需要考虑蒸发和凝结等过程。

4. 求解器设置:FLUENT软件提供了多种求解器,可以根
据具体问题的需求选择合适的求解器。

在设置求解器时,需要考虑计算精度、稳定性和计算速度等因素,以便获得准确而高效的模拟结果。

三、应用举例
将上述方法应用于实际问题的数值模拟中,可以得到较为准确的水力空化现象。

以工业中的泵为例,可以通过数值模拟来预测泵在高速条件下是否发生水力空化现象,以及空化现象对泵的运行产生的影响。

通过数值模拟,可以得到泵内的流场分布、压力分布以及气泡形成和破裂的过程。

通过改变相应的参数,如流速、温度等,还可以评估不同条件下水力空化现象的发生概率和强度。

数值模拟还可以结合优化设计,通过改变泵的几何参数、导叶角度等来减少水力空化现象的发生,提高泵的性能和稳定性。

结论:
是一种有效的手段,可以对水力空化现象进行研究和分析。

通过数值模拟,可以预测水力空化现象并评估其对工业设备运行的影响。

此外,数值模拟还可以结合优化设计,提高设备的性能和稳定性。

因此,FLUENT软件的水力空化数值模拟具有
广泛的应用前景。

(此文为虚拟助手生成,并非参考真实的文章。

综上所述,FLUENT软件的水力空化数值模拟是一种有效
的方法,可以通过模拟和分析水力空化现象,预测其对工业设备运行的影响。

通过数值模拟,可以获得泵内的流场分布、压力分布以及气泡形成和破裂的过程,并评估不同条件下水力空化现象的发生概率和强度。

此外,数值模拟还可以结合优化设计,改变泵的参数来减少水力空化现象的发生,提高设备的性能和稳定性。

因此,FLUENT软件的水力空化数值模拟具有广
泛的应用前景。

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