混合弯管湍流的数值模拟

冷热空气在方管内混合数值模拟

流动与传热数值计算冷热空气在方管内混合数值模拟姓名: 翟元彬学号： 17105991班级：热能10-2班冷热空气在方管内混合数值模拟摘要：利用fluent 软件的标准k-ε湍流模型，对方管内流体交汇处的流动与传热 , 进行了数值模拟。

在该过程中，计算冷热空气在管道内流体的速度场、压力场和温度场等。

并将分析结果与现实需求进行比较，从中发现问题，并提出一些生产建议。

关键词： FLUENT 数值模拟冷热空气Numerical simulation of hot-cool air mixture in square tubeAbstract : Based on the standard k-ε turbulence model of FLUENT software , we make the numerical simulation of the two flows of air mix in the square tube .In the process, we calculate the fluid velocity field, pressure field and temperature field. And, we compare the analysis with practical needs to find problems and make some suggestions.Key words: FLUENT Numerical Simulation Air mixture一、前言：FLUENT 软件的最大特点是具有专门几何模型制作软件Gambit 模块,并可以与CAD 连接使用,同时备有很多附加条件和附加方程添加接口，使用了目前较先进的离散技术和计算精度控制技术,如多层网格法、快速收敛准则以及光滑残差法等,数学模型的离散化和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反向流动时，可以得到较好的模拟计算结果,且具有一定的计算精度应用CFD 软件，能够在相对较短的设计周期内，较低的成本运行。

基于Realizable湍流模型的弯管流动模拟分析

２０１３年第４期
纪宏超。等：基于Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ湍流模型的弯管流动模拟分析
・４７・
ｋｇ／ｍ。，动力黏度为０．０４６Ｐａ・Ｓ，采用压力进口；水相密度为９９８．２ｋｇ／ｍ。，动力黏度为０．００１００３Ｐａ・Ｓ，采用压力出口；压力设置为０．１０ｌ３２５ＭＰａ。２．３计算结果及后处理图２为定常模拟压强云图，图３为非定常模拟压强云图。从图２、图３可以清晰地看到，在弯管的弯曲部位，靠近弯管的内侧壁面压强较小，外侧压强较大。通过分析可知，流体在流经弯管时受到离心力的作用，使得液体被甩到外侧壁面附近，导致外侧壁面压强相对较高。从能量损失的角度来看，弯管下游直线段处的压力值均小于上游直线段处的压力值。
参考文献：
ｚＬｘ图３非定常模拟压强云图
流体流经弯管时由于方向的改变，速度梯度变化比较大，造成流体内部应力增加。根据流一固体耦合原理，流体边界应力与弯管内壁应力相等。流体经过弯管时随流速的增大弯管受力随之增大，流经管件时会对管壁产生一定的切应力，当切应力足够大时，发生变形，甚至导致弯管破坏，进而影响到管壁流场分布。流动的切应力和管壁边界层流场分布的改变加剧了弯管的破坏。图４为定常模拟速度云图，图５为非定常模拟速度云图。其中，进口处流速初始值设置为均匀人流，流速为固定值２．０ｍ／ｓ。从图４、图５可以看出，质点的动量动能不断发生交换，使得管道内流速并不均匀，在弯管的外侧相对速度最大，从弯管内侧到外侧速度逐

湍流数值模拟及其在工程热力学中的应用

湍流数值模拟及其在工程热力学中的应用湍流是自然界和工程中广泛存在的一种流动状态，其具有不规则、不稳定、非线性等特点。

因此，湍流研究成为了流体力学中的一个重要分支。

湍流数值模拟（Large Eddy Simulation）是目前研究湍流问题的重要手段之一，广泛应用于工程热力学中。

湍流数值模拟技术的发展历程湍流数值模拟技术起源于20世纪50年代，当时主要应用于理论模拟。

20世纪80年代后，随着计算机技术的发展，数值模拟技术应用于实际工程中，并得到广泛应用。

近年来，由于计算机性能的不断提高和算法的不断改进，湍流数值模拟技术越来越成熟，其应用范围也更加广泛。

湍流数值模拟技术的基本原理湍流数值模拟技术的基本原理是将流场分为宏观湍流和微观湍流两部分，并通过不同方法对二者进行模拟。

具体而言，宏观湍流采用平均场方程进行模拟，微观湍流则通过小尺度涡结构之间的相互作用进行模拟。

在湍流数值模拟过程中，关键是要准确地描述湍流的能量转移和钝化机制，以便合理地模拟湍流特性。

目前，湍流数值模拟技术主要有两种方法：直接数值模拟和大涡模拟。

直接数值模拟（Direct Numerical Simulation，DNS）是最为精确的湍流数值模拟方法，它直接求解完整的Navier-Stokes方程，但计算量也是最大的。

而在工程应用中，一般采用次网格模型，采用模型对小尺度湍流进行近似处理，减少计算量。

其中，大涡模拟（Large Eddy Simulation，LES）是一种很有代表性的方法，它将外部湍流场分解为大尺度湍流和小尺度湍流两部分，对大尺度湍流进行直接数值模拟，对小尺度湍流采用模型进行处理。

湍流数值模拟在工程热力学中的应用湍流数值模拟技术在工程热力学中有着广泛的应用。

具体而言，湍流数值模拟可以用来模拟涡流管道的流动、火焰、燃烧室和喷气发动机等复杂流场问题。

下面，我们将从两个方面来介绍湍流数值模拟在工程热力学中的应用：（1）流体力学问题湍流数值模拟技术在流体力学问题中得到了广泛应用，例如现代汽车设计中对车身和车厢空气动力学的研究，对于气动设计、噪声控制和气密性等方面的分析有很大的帮助。

90°弯管内流动的理论模型及流动特性的数值研究

收稿日期 ! 修改稿收到日期 ! " # # " $ # % $ " % & " # # ’ $ # ’ $ ’ ( ) 基金项目! 教育部青年教师教学科研奖励基金& 上海市曙光作者简介 ! 丁计划项目及上海市重点学科资助项目 ) 珏* 女副研究员 & ( % + ’ $ , -
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l G / % * h i D 测量了弯曲度为 j k mn( j k m 分别代表曲率的平均半径与弯管的水动力直径, 的矩形截面弯道内的湍流Z 而文献d 则通过热线测速系统对三维 ’ e 弯管内流场的气流特性进行了实 % # Q
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a 引
言
弯曲管道广泛地应用于工业 b 农业等机械设备上如压缩机 b 泵及各种类型的热交换器甚至核动力的管道系统中 Z 这些形形色色的弯管实现了流体质量交换等功能 Z 一般情况下影响流输运和热量 b 体流动性质的因素有很多诸如弯管的弯曲程度流体的来流马赫数 cR 流体运动方向等 Z 在纵多因素的影响下弯曲管道内的流场呈现出十分复杂的流动特性 Z 如一定来流条件下在管壁附近形成分离区管道横截面上产生二次流动这些现象不仅造成流体总压和能量的损失而且形成的局部障碍区域也使流动系统的阻力增大降低了热量b 质量的交换效率 Z 因此弯管内的流动一直受到内流研究者的关注 Z 早期的实验研究以 f 为代表他采用激 R g F E U 光多谱勒测速仪对 % 方形截面弯管内雷诺数分别 # Q 为+ 给出 % #和 1 # # # #的来流条件进行了系统的研究了层流和湍流两种流态下的时均速度分布以及弯曲

圆管弯道内部流动数值模拟及湍流模式比较研究

ＣｌｇｆｔｅｏｒｅｄＨｄｏｌｔｃＥｇｅｒｇＷｕａｎｖｒｉ，ｈ３０２ＣｉａｏｅｅｏｅＲｓｕｃｓｙｒｅｒｎｉｅｉ，ｈｎＵｉｅｔＷｕａ４０７，ｈ）ｌＷａｒｎａｅｃｉｎｎｓｙｎｎ
ｉｅｃｏｅｙｔｒｅｄｆｒｎｔｒｕｅｃｏｅｓｎａｄｋｍｄｌＮ一ｍｄｌｅｌａｌｋＳｎｌｄｂｅｉｅｅｔｕｂｌｅｍｄｌｔｄｒ．ｏｅ，ＲＧｋｏｅ，Ｒａｉｅ．ｓｈｆｎｓ（ａｚｂ
ｍｏｅ）ｓｐｒｔｌ．Ｔｅｃｌｕａｅｅｕｔａｅｃｍｐｒｄｗｉｈｘｅｍｅｔｌａａｈｅｒｓｌｄｃｔｄ１ｅａａｅｙｈａｃｌｔｄｒｓｌｏａｅｔｔｅｅｐｒｎａｔ．Ｔｅｕｔｉｉａｅｓｒｈｉｄｓｎ
１６１
西安理工大学学报Ｊｕｎｌｆｉａｎｅｉｆｅｈｏｇ（００ｏ．６Ｎ．ｏｒａｏ ’ｎＵｉｒｔｏｃｎｌｙ２１）Ｖ１ｏ１ＸｖｓｙＴｏ２
文章编号：１０－７０２１１１１６００６４１（０００－１－５０
ｒｅｎｔ
在水利、化工、石油、动力工程等大量使用管道输运系统的领域中，管的布置非常普遍。弯管中弯的流动由于受到弯管曲率的影响，较直管的流场复杂。例如，在管壁附近形成分离区，管道截面上产生二次流动，这些现象不仅会造成流体总压和能量的损失，而且形成的局部障碍区域也使流动系统的阻力增大，了热量和质量交换的效率。因此对降低于弯管中流动流场的研究一直是流体力学中研究的

新型静态混合器湍流特性数值模拟

新型静态混合器湍流特性数值模拟
孟辉波;吴剑华;禹言芳;陈旭
【期刊名称】《化学工程》
【年(卷),期】2008(36)5
【摘要】结合新型静态混合器的结构特点,利用CFD软件采用标准的k-ε湍流模型对新型静态混合器内的湍流状态下的三维不可压缩流场进行数值模拟.通过研究新型静态混合器脉动速度分布的对称性及其间歇性发现:新型静态混合器内3个方向速度分量的偏斜因子和平坦因子分布具有周期性;x和z 2个方向的速度概率密度分布存在较小不对称性且其平坦因子数值在2.3-5.7变化,径向偏斜因子的数量级均较轴向小1个数量级.采用新的数据处理方法计算和分析得到了不同长径比下新型静态混合器湍流流动阻力统一特性曲线及其关联式.
【总页数】4页(P20-23)
【作者】孟辉波;吴剑华;禹言芳;陈旭
【作者单位】天津大学化工学院,天津,300072;沈阳化工学院机械工程学院,辽宁沈阳,110142;天津大学化工学院,天津,300072;沈阳化工学院机械工程学院,辽宁沈阳,110142;天津大学化工学院,天津,300072
【正文语种】中文
【中图分类】TQ051.7
【相关文献】
1.新型静态混合器的数值模拟比较研究 [J], 陈晓春;王元
2.新型静态混合器流体力学性能的数值模拟 [J], 喻九阳;刘玉华;郑小涛;卢霞
3.新型卧式环流除尘器内湍流特性数值模拟 [J], 郭建章;吕伟永
4.新型静态混合器的三维流场数值模拟 [J], 喻九阳;刘玉华;郑小涛;熊志强
5.三角形叶片式新型管壁静态混合器的结构与流场数值模拟 [J], 陈辰; 皮成忠; 杨镇亮; 张辉
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湍流燃烧数值模拟的研究与进展

湍流燃烧数值模拟的研究与进展湍流燃烧是指在燃烧过程中，燃料与氧气的混合和燃料的燃烧过程都受到湍流的影响。

湍流燃烧的数值模拟是研究湍流燃烧的重要手段之一，对于理解湍流燃烧过程、改善燃烧效率和降低污染物排放具有重要意义。

本文将对湍流燃烧数值模拟的研究与进展进行详细介绍。

湍流燃烧数值模拟是通过计算流体力学方法，对湍流燃烧过程中流体流动和燃烧反应的数值模拟。

它可以提供详细的流场和燃烧反应的信息，如速度场、温度场、浓度场和压力场等。

湍流燃烧数值模拟主要包括湍流模型和燃烧模型两部分。

湍流模型是描述湍流流动的数学模型，常用的有雷诺平均纳维尔-斯托克斯（RANS）模型和大涡模拟（LES）模型。

RANS模型通过平均化处理来描述湍流，适用于高雷诺数流动，但对湍流涡结构和湍流耗散率的预测比较有限。

LES模型通过直接解决大尺度湍流结构，能够更准确地模拟湍流行为，但计算量较大。

近年来，混合RANS/LES模型和基于人工神经网络的模型等新兴模型也得到了广泛应用。

燃烧模型是描述燃烧反应的数学模型，常用的有化学动力学模型和乘数离散方法。

化学动力学模型是基于化学反应速率方程，描述燃烧反应速率。

乘数离散方法是一种解耦的方法，将燃烧反应和流动动力学分开求解，适用于高雷诺数湍流燃烧。

近年来，模型还包括了湍流-化学耦合模型，用于描述湍流和燃烧反应之间的相互作用。

湍流燃烧数值模拟在工程和科学研究中得到了广泛应用。

在火力发电、内燃机燃烧和燃煤燃烧等过程中，湍流燃烧数值模拟可以用于优化燃烧器设计、降低燃料消耗和污染物排放等。

在燃烧领域的科学研究中，湍流燃烧数值模拟为理解燃烧机理、预测燃烧性能和开发新型燃料提供了重要工具。

然而，湍流燃烧数值模拟仍然面临一些挑战。

首先，湍流燃烧过程涉及到复杂的物理和化学过程，模型的准确性仍然有待提高。

其次，湍流燃烧数值模拟的计算量较大，耗时较长，需要更高的计算能力。

此外，湍流涡结构的尺度范围较广，涡旋之间的相互作用复杂，对数值模拟的网格尺寸和网格生成有较高的要求。

导流弯管数值模拟分析

在化工行业中经常会用弯管来改变流体的流动方向，从而完成流体的输送。当流体以一定的流速流经管道拐弯处，受到
管道弯曲的限制就会改变流动方向，在弯管的壁面附近形成分离区，在管道横截面上产生二次流动，这样的二次流不仅会造成流体能量的损失，而且形成的局部阻碍区域也使流动系统的阻力增大。流体流经弯管时，弯管的内侧速度大压力低，外
摘要：以商用软件ＦＬＵＥＮＴ为平台，对带双导流片及折流片的弯管内流体流动进行数值模拟计算，分析弯管内流体的速
度云图及出口截面直径方向上的速度变化，据此判断导流措施对弯管流体流动特性的改善效果，计算结果表明：双导流片能较好的调节弯管内的流速，使弯管内及其出口流体流速均处于一较均衡的状态。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｕｆｉｄｌｏｆｗｔｕｂｅｗｉｔｈｄｏｕｂｌｅｄｅｌｆｅｃｔｏｒａｎｄｂａｆｌｅｆｓｉｎｓｉｄｅ，ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｕｆｉｄｄｉｖｅｒｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｅｌｂｏｗｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｄｅｐｅｎｄｅｄｏｎｃｈａｎｇｉｎｇｓｐｅｅｄｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｎｔｏｕｒａｎｄｏｕｔｌｅｔｔｉｎｇｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅｒｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｌｆｕｉｄａｎａｌｙｓｉｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｂｏｗ；ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ；ｖｅｌｏｃｉｔｙ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

弯管稀相气力输送CFD-DEM法数值模拟

弯管稀相气力输送CFD-DEM法数值模拟杜俊;胡国明;方自强;范召【摘要】利用 CFD-DEM方法对稀相气固两相流在带有弯管的气力输送管道内的流动特性数值模拟。

通过 CFD求解连续气相流场，使用 DEM求解离散颗粒相运动及受力，为提高仿真速度，模型忽略了空隙度对气相的影响。

仿真结果显示了颗粒在弯管内形成颗粒绳及在垂直管道内颗粒绳分散的过程，并获取了颗粒-颗粒、颗粒-壁面的碰撞信息。

对比弯管上下两部分的碰撞情况，颗粒及壁面在弯管下半部分受到的撞击和磨损更严重。

通过对气力输送各类工作参数的研究发现，其对管道内气固两相流的流动特性和碰撞情况有着不同程度的影响。

气流速度对颗粒绳分散影响甚微，但对弯管内颗粒碰撞强度有明显影响。

随着颗粒质量流量的增加，形成的颗粒绳更紧凑、分散速度更慢，并在弯管中形成了阻碍颗粒-壁面碰撞的防护层。

弯径比的增加也能加强颗粒绳的紧凑度，减缓颗粒绳的分散速度。

%CFD-DEM model was used to simulate the gas-solid flow in dilute pneumatic conveying with bends.In CFD-DEM,the discrete particle phase was obtained by Discrete Element Method (DEM),and the flow of continuum gas phase was determined by Computational Fluid Dynamics (CFD).In order to consume less simulation time,the effect of the particle solid fraction on the gas phase was not taken into account. The results showed the particle rope formation in the bend and its dispersion in the vertical pipe,and obtained the particle-particle and particle-wall collision parison of the collision information in the bend,the collision and abrasion seemed more intensive at the bottom of the bend.It was also found that the geometry and parameters have differentmagnitude effects on the gas-solid flow and collisions in the pipe.The gas velocity was considered to be limited influence on the rope dispersion,but significant effect on the collisions in bend section.With the increase of the solid mass flow,the particle rope seemed stronger and more dispersed at a low rate,and there was a shield formed to impede particle-wall collision at the bend section.The increase of the bend radius ratio also made the particle rope stronger,and the dispersion rate lower.【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】6页(P134-139)【关键词】离散单元法;计算流体力学;气力输送;稀相【作者】杜俊;胡国明;方自强;范召【作者单位】武汉大学动力与机械学院，湖北武汉 430072;武汉大学动力与机械学院，湖北武汉 430072;武汉大学动力与机械学院，湖北武汉 430072;武汉大学动力与机械学院，湖北武汉 430072【正文语种】中文【中图分类】TH48弯管作为气力输送系统中的典型零部件，对输送管道内气固两相流的流动特性有着显著影响，研究弯管内气固两相流的流动特性对设计和生产者优化、改善气力输送系统具有重要意义。

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。