FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真

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模型圖

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖1
FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖2

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仿真工況

入口條件:流體速度0.6m/s,velocity inlet,水溫36℃,直徑26mm。

土壤原始溫度為:即初始溫度16℃(FLUENT中可使用Patch)。

計算域外圍和底部設為初溫16℃,計算域頂部設為絕熱邊界。

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖3
FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖4

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網格圖

使用ANSYS MESH制作混合網格(六面體、三棱柱和四面體)。其實為有效降低網格縱橫比,可以考慮整體均使用棱柱網格。

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖5
FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖6
FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖7
FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖8
FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖9

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仿真基本設置

1 瞬態計算,并考慮重力影響。

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2 使用標準KE湍流模型。

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖11

3 打開能量方程。

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖12

4 為不同區域創建不同材質。

主要是創建管道、土壤和回填層的材質。

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖13
FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖14

5 將不同材質分別賦給不同的域。

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖15

6 設置入口速度和溫度條件。

0.6m/s和36℃。

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FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖17

7 設置出口條件

根據實際選擇使用OUTFLOW。

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖18

或壓力出口條件,出口回流溫度16℃。

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖19
FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖20

8 設置壁面條件

其中上表面可設置為外界(空氣)溫度,底面和側面可設置為土壤溫度。此例中都使用的是16℃(僅作為演示,不一定合適)。

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9 可根據實際需要設置對某些位置的溫度監測。

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖22
FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖23

10 初始化并賦初溫。

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖24

11 設置時間步長。

FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖25
FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖26

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基本結果

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FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖30
FLUENT仿真經典案例#404-U形地埋管(地源熱泵)換熱仿真的圖31

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軟件版本

Workbench2020R1-SCDM(模型處理)-ANSYS MESHING(網格)-FLUENT(仿真)。

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