在混合彎頭中的流體流動(dòng)和傳熱分析

本例模型請(qǐng)關(guān)注公眾號(hào)，CAE備忘錄，回復(fù)elbow可獲得。

問(wèn)題描述：

有一溫度為293.15K的流體從管道直徑為100mm入口進(jìn)入，并與從管道直徑為25mm入口進(jìn)入溫度為313.15K的流體進(jìn)行混合，預(yù)測(cè)兩股流體混合后的流動(dòng)情況和溫度分布情況。

創(chuàng)建Fluent 分析系統(tǒng)：

打開(kāi)workbench17.2，將Fluid Flow(Fluent)單擊左鍵拖入空白處（也可以雙擊），選擇Save，將文件保存到制定目錄下（保持良好習(xí)慣）。這時(shí)候在Files 窗口中就會(huì)出現(xiàn)一些文件。之后你進(jìn)行其他操作產(chǎn)生的文件，經(jīng)過(guò)保存都會(huì)出現(xiàn)在這個(gè)窗口。

劃分網(wǎng)格：

幾何模型自行建模，如果用其他三維軟件，可以導(dǎo)入X_t或者stp格式文件。導(dǎo)入幾何模型之后，雙擊A3欄的Mesh，進(jìn)入網(wǎng)格劃分界面。

首先，為每個(gè)面進(jìn)行命名，選擇面并右鍵選擇Create Named selection，對(duì)應(yīng)名稱為，進(jìn)口命名為inlet_large和inlet_small，出口命名為pressure_outlet，壁面命名為wall，對(duì)稱面命名為Symmetry，這樣命名可以方便在Fluent中設(shè)置邊界條件。

命名完成之后，在mesh上右鍵選擇size，選擇整個(gè)體，在Element Size處填入0.006m，如果要設(shè)置膨脹層，則單擊Mesh，在下方Details of Mesh 中選擇inflation設(shè)置膨脹層各個(gè)參數(shù)（這里也可以不用設(shè)置），將Use Automatic Inflation 改為 Program Controlled。最后在Mesh上右鍵選擇generate mesh，這時(shí)網(wǎng)格已經(jīng)劃分完畢，將網(wǎng)格劃分界面關(guān)閉，在Project schematic中的mesh右鍵選擇update.

Fluent 設(shè)置：

在Project schematic中，雙擊setup，出現(xiàn)如下界面，可以選擇單精度還是雙精度，可以選擇單核計(jì)算還是并行計(jì)算，選擇完畢后，點(diǎn)擊OK。

進(jìn)入Fluent 界面中，首先進(jìn)行檢查模型，Setting Up Domain >Mesh>Check，檢查幾何是否存在負(fù)體積，任何錯(cuò)誤信息都會(huì)在控制臺(tái)顯示出來(lái)，注意留意。

然后選擇壓力基（pressure-base），然后本實(shí)例是穩(wěn)態(tài)所以選擇steady，其他保持默認(rèn)。點(diǎn)擊Models，因?yàn)樯婕皽囟葌鲗?dǎo)，所以需要將Energy激活，點(diǎn)擊Viscous，在Model中選擇k-epsilon，在k-epsilon Model中選擇Standard，在Near-Wall Treatment中選擇Enhanced Wall Treatment，其他保持默認(rèn)。

點(diǎn)擊Setting Up Physics> Materials>Create/Edit...，創(chuàng)建一個(gè)名稱為water的材料，材料屬性為，Density=1000 kg/m3，Specific heat=4216 J/(kg*K)，Thermal Conductivity = 0.677 W/(m*K)，Viscosity=8e-04 kg/(m*s)。如果常見(jiàn)的材料，在Fluent Database中也可以找到。

設(shè)置流體域，在Cell Zone Condition中選擇流體域，將材料改為water,其他不用改變。

 

設(shè)置邊界條件，首先設(shè)置進(jìn)口條件：

另一進(jìn)口條件是：

 

出口條件：

其他邊界條件保持默認(rèn)。

 

設(shè)置求解方法，打開(kāi)Solution Methods任務(wù)界面，設(shè)置如下所示，求解控制保持默認(rèn)。

點(diǎn)擊Solving → Reports → Residuals...設(shè)置殘差標(biāo)準(zhǔn)，確保Plot被選上，其他保持默認(rèn)。

初始化模型Solving>Initialization，初始化方法保持混合初始化。

設(shè)置步數(shù)為300.點(diǎn)擊Calculate即可計(jì)算

后處理操作，Postprocessing >Graphics >Contours>Edit...，將Filled勾選，在Contours of中選擇Velocity，在Surface中選擇symmtry，點(diǎn)擊Display。

另外溫度的云圖：