第 4 章 FLOTRAN 流体分析典型工程实例ANSYS 程序中的 FLOTRAN CFD 流体分析是一个用于分析二维及三维流体流动场的先进工具。本章重点通过实例讲解介绍 FLOTRAN CFD 流体分析在工程上的一些典型应用。如何解决流体力学问题FLOTRAN 流体分析典型工程实例 三维 U 型管道速度场的数值模拟实际生活中射流现象的数值模拟本章要点本章要点本章案例本章案例4.1 如何解决流体力学问题在流体力学的讨论中，常用的方法有理论讨论方法、数值计算方法和实验讨论方法。理论讨论方法的特点是：能够清楚、普遍地揭示出流动的内在规律，但该方法目前只局限于少数比较简单的理论模型。讨论更复杂更符合实际的流动一般采纳数值计算方法，它的特点就是能够解决理论讨论方法无法解决的复杂流动问题，如常见的航空工程、气象预报、水利工程、环境污染预报、星云演化过程等。实验讨论方法的特点就是结果可靠，但其局限性在于相似准侧不能全部满足、尺寸限制、边界影响等。数值计算方法和实验讨论方法相比，它所需的费用和时间都比较少，并且有较高的精度，但它要求对问题的物理特性有足够的了解（通过实验方法了解），并能建立较精确的描述方程组（通过理论分析）。对于流体力学的数值模拟常采纳的步骤如下。（1）建立力学模型通过流动分析，采纳合理的假设与简化，建立力学模型。假设与简化：连续介质与不连续介质；理想流体与粘性流体；不可压缩流体与可压缩流体；定常流动与非定常流动。（2）建立数学模型根据力学模型，建立描述力学模型的数学方程组，并利用无量钢化、量纲分析、引进新的物理参数、经验或半经验公式等方法对基本方程组进行简化，得到相应流动的求解方程组，再根据具体的流动条件确定流动的初始条件和边界条件。描写流体运动的两种方法：拉格朗日方法和欧拉方法。（3）求解方法准确解法：解析解近似解法：近似解、数值解实验解法：相似解（4）求解结果速度分布、压力分布、合力、阻力、能量耗散等物理量的求解结果。上述的数值模拟步骤可以简化为：工程实际中的流动现象→建立力学模型→建立数学模型→选择求解方法→结果→验证。4.2 工程实例一——三维 U 型管道速度场的数值模拟在实际生活和工程中，管道流动是十分常见的。下面就介绍数值模拟图 4- 1 所示的三维 U 型管道中的速度场。图 4- 1 U 型管道示意图如图 4- 1 所示的三维 U 型管道计算模型，其中 U 型管道横断面为长宽均为 100mm 的正...
