fluent的一个实例(波浪管道的内部流动模拟).

基于FLUENT 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，确定雷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=0.816kg/s; 密度: ρ=1kg/m3; 动力粘度：μ=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=1×105m2/s3。 所有湍流模型中均采用增强壁面处理。 操作过程： 一、 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 0628.00059259.0816.020ftCuu y+=uty/v y=0.00159 （2） 创建网格 本例为波浪形管道，管道壁面为我们所感兴趣的地方所以要局部细化。入口和出口处的边界网格设置如图。 图 2 边网格 生成面网格 图 3 管道网格 （3） 运用 Flu ent 进行计算 本例涉及热传递耦合，所以在 flu ent 中启动能量方程，如图。 图 4 能量方程 设定条件，湍流模型选择标准k-e 模型，近壁面处理选择增强壁面处理。 图 5 湍流模型 设定材料，密度为 1，动力粘度改为 0.0001 如图。 图 6 材料设定 设定边界条件，入口速度为0 .8 1 6 ，湍动能为1 ，湍流耗散率为1 0 0 0 0 0 。出口为自由出口，壁面温度为固定温度分别为3 0 0 k ，5 0 0 k 。 图 7 边界条件 初始化，并计算。 图 8 残差 残差中的 e 和 k 并没有减小，没有达到 10-3 一下，并且由于网格很大，计算时间很长。 图 9 压力分布图 随着流体流动，管道中压力分布趋于平稳，波浪管道中波谷的压力最低，在入口处的压力较高。 图1 0 速度分布图 从图中可以看出，在管道7 -1 1 个波浪处，流动已经充分发展，贴近上壁处速度最大，在波谷出的速度最小，甚至接近于零。 图11 温度分布图 贴近波浪壁面出的温度较高...