fluent波浪模拟

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.

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.

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.

中 国 科 学 技 术 大 学

UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA

计算流体与传热传质课程论文

单液滴与热固体表面碰撞动力学现象数值模拟

作者姓名： 蓝 美 娟 学 号： SA11232006 导师姓名： 刘 明 侯 院 系： 火灾科学国家重点实验室

中国·合肥 二○一一年十二月

单液滴与热固体表面碰撞动力学现象数值模拟

(中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室 蓝美娟 安徽合肥 230027)

摘要：文章采用VOF模型结合欧拉-拉格朗日控制方程进行建模，并利用动画跟踪分析了单液滴撞击不同材料，不同温度热固体表面时发生的运动、铺展、回撤、形成液柱、反弹、破裂产生次生液滴等过程的动力学行为。通过与文献中液滴撞击石蜡表面动力学实验进行对比吻合较好，证实了模型模拟的可靠性。 关键词：单液滴 热固体 表面

Fluent数值模拟的主要步骤

使用Gambit划分网格的工作：

首先建立几何模型，再进行网格划分，最后定义边界条件。 Gambit中采用的单位是mm，Fluent默认的长度是m。 Fluent数值模拟的主要步骤：

（1） 根据具体问题选择2D或3D求解器进行数值模拟；

（2） 导入网格(File-Read-Case)，然后选择由Gambit导出的msh文件。

（3） 检查网格(Grid-Check)，如果网格最小体积为负值，就要重新进行网格划分。 （4） 选择计算模型(Define-Models-Solver)。（6） （5） 确定流体的物理性质(Define-Materials)。 （6） 定义操作环境(Define-Operating Conditions)。 （7） 指定边界条件(Define-Boundary Conditions )。

（8） 求解方法的设置及其控制（Solve-Control-Solution）。 （9） 流场初始化（Solve-Initialize）。

（10） 打开残插图（Solve-Monitors-Residual）可动态显示残差，然后保存当前的Case和

Data文件（File-Writer-Case&D

7.19多孔介质边界条件

多孔介质模型适用的范围非常广泛，包括填充床，过滤纸，多孔板，流量分配器，还有管群，管束系统。当使用这个模型的时候，多孔介质将运用于网格区域，流场中的压降将由输入的条件有关，见Section 7.19.2.同样也可以计算热传导，基于介质和流场热量守恒的假设，见Section 7.19.3.

通过一个薄膜后的已知速度/压力降低特性可以简化为一维多孔介质模型，简称为“多孔跳跃”。多孔跳跃模型被运用于一个面区域而不是网格区域，而且也可以代替完全多孔介质模型在任何可能的时候，因为它更加稳定而且能够很好地收敛。见Section 7.22.

7.19.1 多孔介质模型的限制和假设

多孔介质模型就是在定义为多孔介质的区域结合了一个根据经验假设为主的流动阻力。本质上，多孔介质模型仅仅是在动量方程上叠加了一个动量源项。这种情况下，以下模型方面的假设和限制就可以很容易得到：

因为没有表示多孔介质区域的实际存在的体，所以fluent默认是计算基于连续性方程的虚假速度。做为一个做精确的选项，你可以适用fluent中的真是速度，见section7.19.7。

? 多孔介质对湍流流场的影响，是近似的。

? 当在移动坐标系中使用多孔介质模型的

一、模型

1、能量方程：开启能量方程

2、湍流模型：选用Realizable k-ε湍流模型和标准壁面函数Standard Wall Fn

3、辐射模型，采用离散坐标辐射（DO）模型模拟炉内辐射传热，并设置每进行两次迭代计算后更新一次辐射场，以加快计算收敛速度

4、组分输运+涡耗散化学反应模型（ED），对于碳氢化合物燃烧系统，燃烧反应可能包含有上百个中间反应，其计算工作量大，不便于工程应用。为满足工程问题的需要，目前常采用两步反应系统和四步反应系统。本文中研究的是甲烷燃烧，选用EDM模拟由燃烧引起的传热传质，考虑两步反应，即：

2CH4+3O2=2CO+4H2O

2CO+O2=2CO2

按不可压缩理想气体性质确定气体密度，不考虑分子扩散和气体内部的导热影响，选用分段线性比定压热容。

二、混合物及其构成组分属性 在化学反应模拟过程中，需要定义混合物的属性，也需要对其构成成分的属性进行定义。重要的是在构成成分的属性设置前对混合物的属性进行定义，因为组分特性的输入可能取决于用户所使用的混合物数学定义方式。对于属性输入，一般的顺序是先定义混合物组分、化学反应，并定义混合物的物理属性，然后定义混合物中组分的物理属性。 1、定义混合物中的组分

计算流体力学作业FLUENT 模拟燃烧

组分传输与气体燃烧 问题描述：长为2m、直径为0.45m的圆筒形燃烧器结构如图1所示，燃烧筒壁上嵌有三块厚为0.0005 m，高0.05 m的薄板，以利于甲烷与空气的混合。燃烧火焰为湍流扩散火焰。在燃烧器中心有一个直径为0.01 m、长为0.01 m、壁厚为0.002 m的小喷嘴，甲烷以60 m/s的速度从小喷嘴注入燃烧器。空气从喷嘴周围以0.5 m/s的速度进入燃烧器。总当量比大约是0.76(甲烷含量超过空气约28%)，甲烷气体在燃烧器中高速流动，并与低速流动的空气混合，基于甲烷喷嘴直径的雷诺数约为5.7×103。

假定燃料完全燃烧并转换为:CH4+2O2→CO2+2H2O

反应过程是通过化学计量系数、形成焓和控制化学反应率的相应参数来定义的。利用FLUENT的finite-rate化学反应模型对一个圆筒形燃烧器内的甲烷和空气的混合物的流动和燃烧过程进行研究。

1、 建立物理模型，选择材料属性，定义带化学组分混合与反应的湍流流动边界条件 2、 使用非耦合求解器求解燃烧问题

3、 对燃烧组分的比热分别为常量和变量的情况进行计算，并比较其结果 4、 利用分布云图检查反应流的计算结果 5、 预测热力型和

我想做一个模型来模拟地物在自然条件下的温度分布，需要考虑太阳辐射、大气对流传导和地面辐射等因素，用Do模型能计算吗？

我自己试了一下，有几个问题没有搞明白，望高手指点：

1、如果用稳态计算出来的结果是在初始状态下太阳辐射条件（方向矢量、热流通量等）下达到的平衡状态吗？如果需要知道不同时刻的温度场，是不是应该用瞬态模型计算呢，但是用瞬态模型计算总是不收敛，这样的结果可信吗？

2、取一个比目标大几倍的空间作为计算域，空间的边界条件怎么设置，除了入口与出口，其他的边不能设置成壁面吧，设置成对称的边界行吗？

3、地面作为大空间的地面，设置成对流传热的壁面，为什么温度总是过高呢（390K）？应该怎么设置壁面的边界条件呢？

1 是平衡状态的。是应该用瞬态模型，不收敛，如果发散，当然不行。但是如果你是指未能残差降低一定的幅度，那么应该了解这种判据未必合理，应该用温度、速度或通量等更直接的判据。

2 流动是自然对流吧？是壁面可以设置成壁面，不是当然不能。你提到“边”，难道是二维模型？那么怎么模拟太阳辐射呢？

3 你提到“地面设置成对流传热的壁面”，就是说你认为地面的传热边界条件是预设的，那么有什么必要用CFD呢？ 你把问题说得再明白一些。

目的是计算在太阳辐

我想做一个模型来模拟地物在自然条件下的温度分布，需要考虑太阳辐射、大气对流传导和地面辐射等因素，用Do模型能计算吗？

我自己试了一下，有几个问题没有搞明白，望高手指点：

1、如果用稳态计算出来的结果是在初始状态下太阳辐射条件（方向矢量、热流通量等）下达到的平衡状态吗？如果需要知道不同时刻的温度场，是不是应该用瞬态模型计算呢，但是用瞬态模型计算总是不收敛，这样的结果可信吗？

2、取一个比目标大几倍的空间作为计算域，空间的边界条件怎么设置，除了入口与出口，其他的边不能设置成壁面吧，设置成对称的边界行吗？

3、地面作为大空间的地面，设置成对流传热的壁面，为什么温度总是过高呢（390K）？应该怎么设置壁面的边界条件呢？

1 是平衡状态的。是应该用瞬态模型，不收敛，如果发散，当然不行。但是如果你是指未能残差降低一定的幅度，那么应该了解这种判据未必合理，应该用温度、速度或通量等更直接的判据。

2 流动是自然对流吧？是壁面可以设置成壁面，不是当然不能。你提到“边”，难道是二维模型？那么怎么模拟太阳辐射呢？

3 你提到“地面设置成对流传热的壁面”，就是说你认为地面的传热边界条件是预设的，那么有什么必要用CFD呢？ 你把问题说得再明白一些。

目的是计算在太阳辐