【STAR-CCM+算管道壓降算例】圓管湍流壓降計算

仿真客

2022年12月27日 16:18

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一、案例描述

接上篇推文，本次使用相同的幾何模型模擬圓管內(nèi)湍流流動，計算管壓降。圓管半徑a=0.00125m，圓管長度l=0.1m，管內(nèi)流體為20℃的淡水，密度ρ=998.16kg/m^3，運動粘度ν=1.0037e-06m^2/s，入口為充分發(fā)展流動，平均速度um=2m/s。

【STAR-CCM+算管道壓降算例】圓管湍流壓降計算的圖1

二、邊界條件

進口設(shè)置為速度進口，出口設(shè)置為靜壓出口，管壁設(shè)置為無滑移壁面。

【STAR-CCM+算管道壓降算例】圓管湍流壓降計算的圖2

當雷諾數(shù)Re<3.2e06時，光滑管的速度分布可根據(jù)指數(shù)規(guī)律近似計算。

【STAR-CCM+算管道壓降算例】圓管湍流壓降計算的圖3

其中，y為從壁面算起的距離；n的取值與雷諾數(shù)有關(guān)，如下表所示。

Re	4.0e03	2.3e04	1.1e05	1.1e06
n	1/6.0	1/6.6	1/7.0	1/8.8
um/umax	0.791	0.808	0.817	0.849

自定義UDF，設(shè)置進口速度，取n=1/6.0，um/umax=0.8。

${um}/0.8*pow((${a}-sqrt(pow($${Position}[1], 2)+pow($${Position}[2], 2)))/${a}, 1/6)

三、網(wǎng)格劃分

網(wǎng)格采用六面體核心的Trimmer，基礎(chǔ)網(wǎng)格尺寸（base size）設(shè)置為a/10。為使壁面y+≈1，邊界層網(wǎng)格總厚度設(shè)置為200%base size，網(wǎng)格增長率設(shè)置為1.2。網(wǎng)格總數(shù)約為45萬。

截面網(wǎng)格局部放大圖如下圖所示。

【STAR-CCM+算管道壓降算例】圓管湍流壓降計算的圖4