文档介绍：用 FLUENT 分析圆管弯头段的三维流动摘要: 简要介绍了 Fluent 的组成部分和使用步骤,并通过 Fluent 对黏性流体通过圆管弯头段的三维流动经典案例分析,介绍了用Fluen t分析解决实际问题的具体过程,说明了用Fluen t 分析流体力学的可行性,从而为解决其它复杂流体问题的优化分析提供了新的方法和科学依据。关键词: Fluent ;圆管弯头;三维流动 1 概述 CFD( 计算流体力学) 是应用数学方法描述物理和化学现象的一种数据模型模拟工具。 Fluent 是目前国际上通用的商业 CFD( 计算流体动力学) 软件包,在国际 CFD 市场上占主导地位,只要涉及流体、热传递及化学反应等工程问题,都可用 Fluent 进行解算。 Fluent[1I 是用于计算复杂几何条件下流动和传热问题的程序。。可以生成的网格包括二维的三角形和四边形网格。三维的四面体、六面体及混合网格。 2 Fluent 程序组成部分和求解步骤 Fluent 软件包由以下三部分组成:前处理器: Gambit CFD 前处理器::后处理器具有强大的后处理功能。求解步骤: ①确定几何形状,生成计算网格(用Gambit ,也可以读入其它指定程序生成的网格);②选择 2D或3D 来模拟计算; ③输入网格; ④检查网格; ⑤选择解法器; ⑥选择求解的方程,层流或湍流(或无粘流)、化学组分或化学反应、传热模型等;确定其它需要的模型:如风扇、热交换器、多孔介质等模型;⑦确定流体物性;⑧指定边界条件;⑨条件计算控制参数; ⑩流场初始化; ⑩计算; ⑩检查结果: ⑩保存结果,后处理等。-1- 3 圆管弯头段的三维流动分析实例 1 )问题描述水在一个直径为 100mm 的管道内以平均速度v=1m/ s 流动,经过一个等径的 90 度弯头后进入等径的圆形管道结构,如图 1 所示。对流动过程进行数值模拟计算,并分析弯管的局部损失。图1管路结构图 2 )利用 GAMBIT 建立圆形弯管道计算模型首先分别创建圆环和立方体并通过布尔交运算得到管道的弯头,然后再建立直管段来创建圆形玩管道,如图 1所示。设置边界层网格,如图 2所示;划分面网格如图 3所示;划分体网格如图 4所示。图2边界层网格图3入口端面网格图4管道网格图 3 )利用 FLUENT 3d 求解器进行求解首先启动 FLUENT 3d求解器,读入网格文件;然后依次设置湍流模型、设置边界条件、-2- 设置求解控制参数等等;最后设置残差监视器并设置最大迭代次数为 100 ,经过 58 次迭代计算,残差达到收敛标准,残差监测曲线如图 5所示。图5残差监测曲线 4 )利用 FLUENT 进行计算结果的后处理⑴管道受到的水流作用力,沿 X轴向和 Y轴向的水流冲击力分别如图 6和图 7所示。图6沿X向作用力报告图7沿X向作用力报告⑵绘制压力分布云图和速度分布云图,如图 8和图 9所示.-3- 图8压力分布云图图9速度分布云图⑶显示速度矢量图分别选择平面 Z=0和y=0 的速度矢量图如图 10和图 11所示;并创建与 YZ平面夹角为-45 度的平面的速度矢量图,即为弯道截面上的