fluent波浪管道作业实例

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

ut?u0Cf2?0.816?0.0059259?0.0628

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Fluent进行计算

本例涉及热传递耦合，所以在fluent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0.816，湍动能为1，湍流耗散率为100000。出口为自由出口，壁面温度为固定温度分别为300k，500k。

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。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/eyyf.html