fluent模拟管道气体流动

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.

fluent油水两相流动数值模拟操作实例

Fluent油水两相流弯管流动模拟

一、 实例概述

选取某输油管道工程管径600mm的90°水平弯管道，弯径比为3，并在弯管前后各取5m直管段进行建模，其几何模型如图所示。为精确比较流体流经弯管过程中的流场变化，截取了图所示的5个截面进行辅助分析。弯管进出口的压差为800Pa，油流含水率为20%。

二、 模型建立

1. 启动GAMBIT，选择圆面生成面板的Plane为ZX，输入半径Radius为0.3，生成圆面，

如图所示。

fluent油水两相流动数值模拟操作实例

2. 选择圆面，保持Move被选中，在Global下的x栏输入1.8，完成该面的移动操作。 3. 选取面，Angle栏输入-90，Axis选择为（0,0,0）→（0,0,1），生成弯管主体，如图所

示。

fluent油水两相流动数值模拟操作实例

4. 在Create Real Cylinder面板的Height栏输入5，在Radius1栏输入0.3，选择Axis

Location 为Positive X，生成沿x方向的5m直管段，如图所示。

5. 同方法，改变Axis Location为Positive Y生成沿y方向的5m直管段，如图所示。

fluent

油水两相流弯管流动模拟

弯管被广泛应用于石化、热能动力、给排水、钢铁冶金等工程领域的流体输送，其内部流体与管壁的相对运动将产生一定程度的振动而使管道系统动力失稳，严重时会给系统运行带来灾难性的毁坏。而现今原油集输管线中普遍为油水两相流，较单相流动复杂，且通过弯管时由于固壁的突变，使得流动特性更为繁杂。因此，研究水平弯管内油水两相流的速度、压力分布等流动特性，不仅能够为安全输运、流动参数控制等提供参考，还可为管线防腐、节能降耗措施选取等提供依据。

一、 实例概述

选取某输油管道工程管径600mm的90°水平弯管道，弯径比为3，并在弯管前后各取5m直管段进行建模，其几何模型如图所示。为精确比较流体流经弯管过程中的流场变化，截取了图所示的5个截面进行辅助分析。弯管进出口的压差为800Pa，油流含水率为20%。

二、 模型建立

1. 启动GAMBIT，选择圆面生成面板的Plane为ZX，输入半径Radius为0.3，生成圆面，

如图所示。

2. 选择圆面，保持Move被选中，在Global下的x栏输入1.8，完成该面的移动操作。 3. 选取面，Angle栏输入-90，Axis选择为（0,0,0）→（0,0,1），生成弯管主体，如图所

示。

4. 在Cre

油水两相流弯管流动模拟

弯管被广泛应用于石化、热能动力、给排水、钢铁冶金等工程领域的流体输送，其内部流体与管壁的相对运动将产生一定程度的振动而使管道系统动力失稳，严重时会给系统运行带来灾难性的毁坏。而现今原油集输管线中普遍为油水两相流，较单相流动复杂，且通过弯管时由于固壁的突变，使得流动特性更为繁杂。因此，研究水平弯管内油水两相流的速度、压力分布等流动特性，不仅能够为安全输运、流动参数控制等提供参考，还可为管线防腐、节能降耗措施选取等提供依据。

一、 实例概述

选取某输油管道工程管径600mm的90°水平弯管道，弯径比为3，并在弯管前后各取5m直管段进行建模，其几何模型如图所示。为精确比较流体流经弯管过程中的流场变化，截取了图所示的5个截面进行辅助分析。弯管进出口的压差为800Pa，油流含水率为20%。

二、 模型建立

1. 启动GAMBIT，选择圆面生成面板的Plane为ZX，输入半径Radius为0.3，生成圆面，

如图所示。

2. 选择圆面，保持Move被选中，在Global下的x栏输入1.8，完成该面的移动操作。 3. 选取面，Angle栏输入-90，Axis选择为（0,0,0）→（0,0,1），生成弯管主体，如图所

示。

4. 在Cre

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

实验十 冷热水混合器内的流动与热交换模拟

一、实验目的

（1）熟悉Gambit和Fluent的用户界面和操作； （2）学会使用Gambit建模和划分网格；

（3）学会使用Fluent求解器进行求解，并显示计算结果

二、实验原理

一个冷热水混合器的内部流动与热量交换问题。混合器的长宽均为20cm，，上部带3cm的圆角，温度为T=350K的热水自上部的热水管嘴流入，与下部右侧的管嘴流入的温度为290K的冷水再混合器内进行热量与动量交换后，自下部左侧的小管嘴流出。

三、实验步骤

1利用Gambit建立计算模型

步骤 1：启动 Gambit 软件并建立新文件

启动Gambit并且建立一个新的项目文件，文件名：mixer.dbs （2）选择求解器

用菜单命令 Solver: FLUENT5/6选择求解器为Fluent6. 步骤 2：创建几何图形

（3）创建坐标网格

按照下图1~5创建坐标网格，先创建X坐标的网格，在第3步选择X，完成4、5步骤后，再重复1~5步骤，在第3步选择Y，最终得到XY从-10到10的坐标网格。

发现工作区的网格显示不完全，我们可以按右下角的工作区调整至显示出整个网格。

（4）确定不同类型边界的交点和圆弧中心点

实验十 冷热水混合器内的流动与热交换模拟

一、实验目的

（1）熟悉Gambit和Fluent的用户界面和操作； （2）学会使用Gambit建模和划分网格；

（3）学会使用Fluent求解器进行求解，并显示计算结果

二、实验原理

一个冷热水混合器的内部流动与热量交换问题。混合器的长宽均为20cm，，上部带3cm的圆角，温度为T=350K的热水自上部的热水管嘴流入，与下部右侧的管嘴流入的温度为290K的冷水再混合器内进行热量与动量交换后，自下部左侧的小管嘴流出。

三、实验步骤

1利用Gambit建立计算模型

步骤 1：启动 Gambit 软件并建立新文件

启动Gambit并且建立一个新的项目文件，文件名：mixer.dbs

（2）选择求解器

用菜单命令 Solver: FLUENT5/6选择求解器为Fluent6. 步骤 2：创建几何图形

（3）创建坐标网格

按照下图1~5创建坐标网格，先创建X坐标的网格，在第3步选择X，完成4、5步骤后，再重复1~5步骤，在第3步选择Y，最终得到XY从-10到10的坐标网格。

发现工作区的网格显示不完全，我们可以按右下角的工作区调整至显示出整个网格。

（4）确定不同类型边界的交点和圆弧中心点

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