文档介绍：直管水道Fluent模拟使用方法
摘要:直管水道是供热系统中很常见的一种形式,水在管道中流动,由于粘滞力的作用,在流动过程中将产生沿程阻力。由于直管水道内断面流速不均匀,其断面平均流速很难准确给出。针对这一问题,我们采用Fluent软件对其进行CFD模拟,研究管道内的速度场,并计算出沿程阻力损失;本文给出模拟仿真的具体步骤,以便让人们更好地掌握Fluent软件。
关键词:Fluent;Gambit;直管水道;速度分布;沿程阻力损失
1 Fluent简介
Fluent 软件是目前市场上最流行的 CFD 软件,是一个用于模拟和分析复杂几何区域内的流体流动与传热现象的专用软件,它适用于各种复杂外形的可压和不可压流动计算。
用数值方法模拟一个流场包括网格划分、选择计算方法、选择物理模型、设定边界条件、设定材料属性和对计算结果进行后处理几大部分。对Fluent软件包而言,其完成一个流体流动与传热问题的计算流程是:首先利用Gambit或者其他前处理器完成模拟对象几何结构的建模以及计算网格的生成与划分,然后将网格导入Fluent中进行求解计算,最后对计算结果进行处理和分析。
下面我们采用Fluent软件对直管水道内流场进行CFD数值仿真模拟,以便更好地了解和掌握Fluent软件的使用方法。
2 直管水道数值模拟
建立模型划分网格
问题描述
模拟对象是一个圆形直管道,内部工质为水。由于是圆截面管道,在不考虑重力或者假设重力方向与管道轴线方向一致时,该三维流动可以简化为二维轴对称流动问题,简化后的数值模拟区域仅仅是原来管道的一个轴对称剖面。管道总长2m,,管道足够长,我们一般认为出口已经是充分发展的流动;管中流动的工质为水,常温下密度为1000kg/m3,/(m?s);。
利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型
(1)步骤1 文件和创建及其求解器的选择:1)启动Gambit软件;2)建立新文件。
(2)步骤2 建立计算区域:1)创建控制点OperationGeometry Vertex;2)创建边OperationGeometryEdge;3)创建面OperationGeometryFace。
(3)步骤3 划分网格。网格划分可以先对边进行网格划分,然后是面,再是体;也可以直接对体或者面进行网格划分。对于本论文直通水道内流场,我们选择对面直接进行网格划分,采用默认方式,单元格为四边形,划分方式为分块映射方式,。
(4)步骤4 边界条件类型的指定:选择OperationZones,打开Specify Boundary Types对话框。
对于直通水道内流场,选择对Edges进行边界设定。选择水流入口对应的边并设定其边界条件类型为速度入口Velocity-inlet,指定出口的边界条件为充分发展
Outflow,指定下边的边界条件为轴对称Axis类型,对其他的所有边指定为Wall。
(5)步骤5 mesh网格文件的输出:选择FlieExportMesh(必须指出的是,对二维情况,必须选择Export 2-D (X-Y) Mesh选项,)。
求解