fluent的一个实例波浪管道的内部流动模拟

1、基于FLUENTFLUENT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$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=

2、0.816kg/s; 密度： p =1kg/m3； 动力粘度：小=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=1X 105n2/s3。 所有湍流模型中均采用增强壁面处理 操作过程： -、 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 Ut =U0、气=0.816 modify-zones /grid/modify-z

3、ones 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 per

4、iodic 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 图 15 周期性网格 三=._=一 msms 一. - -=MMS=MMS一 -ii_ii_ =-=-=_ =_= - = =- - - 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 18 压力图 f Periodic Conditions Type speuly Fhw 厂 Specify Pressure Gradient Mass Flow Hate (kgfs) *8仙 Pressure Gradient

5、 pascal/m| I0 Upstream Bulk Temperature |k 300 OK J Update I Cancel | Help 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。 2 41*41 Z23tl| 1 Sf-eri IM* 01 1 IOA-OI T -7 -1.1WH -I MH-QI - KB-01 2 Zta-01 心1 -MtaHJl -1 UA411 JBQQXII -i 4四Ml -1 FLUENTTa. 3l2d.pbrw skijFlow Direction Mumher

6、 of Iterations Residusiis - continuity jc-vetacity y-velocity - energy le+QCl Scaled Residuals Jan 07,2012 FLUENT &3 (2d pern 外朴 CanliHjn of Total PmuB ijpauali IRIaxaliarii Fador 15 1B-02 网3 1*少 1MS Jan 07.2012 FLUENT 8 3如 ME.的时 4 EM疝 品呻2 位 神 笛 4 蜘*fl? 4.17B*I02 w*oe 3 we 览用/罹 matted 3.职职 邛全皿 3

7、 31 4MI 4 BGfrOq 1 jre Velocity MHgrnrtude JaR 07.3012 FLUtWT .3 (2d, ptns. mgkm) Velocity Magnitude (m店) Jan 07. 2012 FLUENT 6 3 (2d. pbm. ek ) 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 Jan 07, 2012 FLUENT 6 3 (2d. pbm.

8、 tkt) 图 26 固定壁面温度与固定热流率波峰速度图比较Velocity Magnitude 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 Velocity Magnitude (m/s) 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。 Contaur& of Total Pneasure (pasical)134601 2刷切 专4如-皿 -2 01e-0t -3 336-011 4 75e-D1l *1151 -7 蜘 01 -ft B5e-0l -1 026*00 -1 16e*D0 -11 30e*00 -1 43e*00 -1 57e*00 -1 710*00 -1 B4e*00 -1映顽 -2 120*00 -2 25e*00 -2 Me*00 Jan 07.