abaqus模擬流場的案例
室內(nèi)流場與溫度場的實(shí)驗(yàn)測定及數(shù)值模擬
CDF 技術(shù)及其商業(yè)軟件的發(fā)展使人們可以用數(shù)值模擬的方法預(yù)測室內(nèi)熱環(huán)境，評價通風(fēng)效果，改進(jìn)空調(diào)送回風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在提供舒適的室內(nèi)環(huán)境的同時，進(jìn)一步降低能耗。為了對數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，在某室內(nèi)送回風(fēng)節(jié)能,氣流組織模擬實(shí)驗(yàn)室中對空調(diào)工況下的氣流組織和溫度分布進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測定，并采用商業(yè)軟件Airpak 對房間內(nèi)的速節(jié)能,速度場、溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬。在數(shù)值計(jì)算中采用k?ε方程作為紊流模型，以現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)作為邊界條件，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)吻合較好。結(jié)果表明，采用商業(yè)軟件對空調(diào)工況下室內(nèi)送回風(fēng)氣流組織與溫度分布的數(shù)值模擬可以獲得較準(zhǔn)確的室內(nèi)流場、溫度場及空氣年齡的詳細(xì)數(shù)據(jù)，從而可以對整個空調(diào)通風(fēng)效果進(jìn)行全面評價，以改進(jìn)空調(diào)系統(tǒng)。
室內(nèi)流場與溫度場的實(shí)驗(yàn)測定及數(shù)值模擬.pdf
展開 【年終系列實(shí)例EX7】單相射流泵內(nèi)部流場數(shù)值模擬計(jì)算
單相射流泵內(nèi)部流場數(shù)值模擬計(jì)算
1 實(shí)例說明
如圖1所示的射流泵，包括動力入口、吸入口與出口。已知泵動力入口速度1.66m/s，吸入口速度0.49m/s，出口壓力0.042MPa，研究其內(nèi)部流場分布及泵效率。
圖1射流泵計(jì)算模型
2 計(jì)算網(wǎng)格
在workbench中構(gòu)建計(jì)算流程，采用ICEM CFD進(jìn)行網(wǎng)格劃分。計(jì)算流程如圖2所示。
圖2計(jì)算流程
網(wǎng)格劃分過程這里不詳細(xì)描述，建議使用ICEM CFD劃分全六面體網(wǎng)格。這里僅為演示，因此劃分四面體網(wǎng)格。劃分后的計(jì)算網(wǎng)格如圖3所示。
圖3生成計(jì)算網(wǎng)格
3 計(jì)算設(shè)置
FLUENT中的設(shè)置包括以下內(nèi)容，下面以圖形顯示各重要設(shè)置選項(xiàng)。
圖4采用壓力基求解
圖5采用Realizable K-E湍流模型
圖6添加工作介質(zhì)為water-liquid
圖7設(shè)置計(jì)算域中介質(zhì)為water-liquid
圖8設(shè)置動力入口邊界條件為速度入口，設(shè)置速度1.66m/s
圖9設(shè)置吸入口速度0.49m/s
圖10設(shè)置出口邊界壓力0.042MPa
圖11壓力速度耦合采用Coupled算法
圖12初始化求解
圖13設(shè)置迭代500步
4 計(jì)算結(jié)果分析
4.1 各種物理量查看
圖 14速度云圖
圖 15壓力云圖
4.2 效率計(jì)算
定義射流泵效率計(jì)算方式：
式中，q3為吸入口流量，P2為出口壓力，P3為吸入口壓力， q1為動力液入口流量，P1為動力入口壓力。
圖 16質(zhì)量流量統(tǒng)計(jì)
查看各邊界質(zhì)量流量，如圖16可知，q1=3.24kg/s，q2=4.46kg/s，q3=1.227kg/s。
展開 Abaqus流場（流-固耦合）仿真案例講解
Abaqus流場（流-固耦合）仿真案例講解
FLUENT無人機(jī)流場模擬
7 結(jié)果后處理
進(jìn)入CFD-Post界面，顯示速度場云圖。
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垃圾焚燒SCR脫硝裝置流場模擬分析 ￥20
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項(xiàng)目簡介</strong></p><h3>本次模擬對象為垃圾焚燒SCR脫硝裝置，常見的流場問題及優(yōu)化措施</h3><p>問題1：煙氣分布不均</p><p>原因：煙道轉(zhuǎn)彎、變徑導(dǎo)致離心力或慣性力，使煙氣偏向一側(cè)。</p><p>措施：加裝導(dǎo)流板（Turning Vanes），這是最常用的優(yōu)化手段，用于平穩(wěn)地引導(dǎo)煙氣，均勻分布。</p><p>問題2：氨/煙混合不均</p><p>原因：噴氨格柵（AIG）設(shè)計(jì)不合理，或氨噴射流與主煙氣動量不匹配。</p><p>措施：優(yōu)化噴氨格柵各噴口的流量分配；在AIG下游加裝靜態(tài)混合器，增強(qiáng)湍流混合；確保足夠的混合距離（AIG到催化劑層之間的直管段長度）。</p><p>問題3：飛灰沉積和磨損</p><p>原因：存在低速區(qū)、死角或尖銳凸起。</p><p>措施：優(yōu)化煙道和反應(yīng)器形狀，消除死角；對可能發(fā)生磨損的部位（如導(dǎo)流板迎風(fēng)面）采用防磨設(shè)計(jì)（如加裝防磨片）。</p><p>問題4：溫度不均或偏低</p><p>原因：鍋爐負(fù)荷波動，爐膛燃燒不均，省煤器出口煙溫不均。</p><p>措施：從鍋爐運(yùn)行調(diào)整入手；在煙道設(shè)計(jì)上，可采用煙氣旁路或省煤器分級等技術(shù)來精確控制SCR入口煙溫。</p><p><br></p><p>根據(jù)已知的流場問題和措施，分析該裝置運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)，即如何盡可能保證反應(yīng)器內(nèi)催化劑表面的煙氣速度及氨濃度（NH3/NOx）均布性，以確保脫硝效率和氨逃逸量滿足要求；現(xiàn)通過CFD模擬，并添加適當(dāng)?shù)膶?dǎo)流板及擾流板，確保SCR反應(yīng)器中的氣流均布及氨氮混合均勻。
展開 汽車流場數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)
現(xiàn)在，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和仿真模擬軟件的不斷優(yōu)化，原本只有風(fēng)洞試驗(yàn)才能得到的結(jié)果現(xiàn)在卻可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬。近些年，空氣動力學(xué)各方面理論以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，研究者和設(shè)計(jì)者們開始嘗試通過計(jì)算流體力學(xué) (Calculation Fluid Dynamics，CFD)進(jìn)行仿真模擬[5]。由于不受實(shí)驗(yàn)條件的限制，可以自由改變求解條件和車身模型，已經(jīng)成為汽車空氣動力學(xué)研究的重要手段。尤其在早期車型開發(fā)中，應(yīng)用CFD數(shù)值模擬可為車身外形的初選提供依據(jù)，方便直觀地了解汽車各部分的分離情況和尾部渦系結(jié)構(gòu)及分布情況，初步計(jì)算出整車的氣動阻力系數(shù)，對于提高汽車性能、提高效率、節(jié)約經(jīng)費(fèi)有很大的幫助[6]。
1 數(shù)學(xué)模型
控制流體流動的基本定律是質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律和能量守恒定律,由此可以得到連續(xù)方程、動量方程和能量方程,聯(lián)立后所得的N-S方程組是流體流動遵循的普遍規(guī)律。
本文使用標(biāo)準(zhǔn)k-ε[7-8]方程有限差分法求解流場問題。連續(xù)方程為：
(1)
式中, vi為xi方向上的流場速度; xi為流場的第i個空間坐標(biāo)變量。
雷諾平均方程為：
(2)
式中, t為時間變量; xj為流場的第j個空間坐標(biāo)變量; p為流場壓強(qiáng); υ為流體粘度; v′i、v′j分別為xi、xj方向上的脈動速度。
k-ε模式下的封閉方程為：
式中, k為湍動能; ε為湍動能的耗散率; Pk、Dk分別為湍動能的生成項(xiàng)、擴(kuò)散項(xiàng); Pε、Dε、Eε分別為耗散率的生成項(xiàng)擴(kuò)散項(xiàng)、耗散項(xiàng); υT為渦團(tuán)粘度。
渦團(tuán)粘度為：
(5)
式(1)～式(5)聯(lián)立組成封閉方程組。標(biāo)準(zhǔn)k-ε方程中與υT、Pε、Eε和v有關(guān)的4個常數(shù)取值:Cμ=0. 09,Cε1=1. 45,Cε2=1.90,σε=1. 3。
展開 水泥窯頭冷卻器換熱管流場均勻性模擬 ￥15
項(xiàng)目簡介
某為水泥窯頭冷卻器進(jìn)氣結(jié)構(gòu)為異形梯形結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣管道斜45°插入進(jìn)氣口，且進(jìn)氣管道風(fēng)速較高，約24.4m/s，煙氣在進(jìn)氣口內(nèi)難以均勻擴(kuò)散，為保證換熱效率，需保證換熱管進(jìn)氣斷面煙氣分布均勻，故建立冷卻器及其進(jìn)出氣管道模型，做CFD模擬如下。
建立模型
建立三維模型如下：
三維模型
計(jì)算參數(shù)及邊界設(shè)置
工況煙氣量705969m3/h，工況溫度450℃。
選用標(biāo)準(zhǔn)k~e湍流模型，采用有限體積法離散求解域，對流項(xiàng)選用一階迎風(fēng)離散格式，采用壓力速度耦合SIMPLE算法對離散方程進(jìn)行求解。假定流體是不可壓縮的，作定常流動，整個模擬過程為等溫過程，不考慮傳熱。
冷卻器進(jìn)口采用速度入口邊界條件，需要計(jì)算其湍流參數(shù)，包括湍流強(qiáng)度I和水力直徑d，出口采用壓力出口，殼體及導(dǎo)流板等視為絕熱壁面，對于壁面的邊界層區(qū)域采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)。
結(jié)果及分析
4.1原始狀態(tài)
原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)下，冷卻器的模擬運(yùn)行狀態(tài)如下：
速度流線圖
換熱管進(jìn)口向上100mm斷面速度云圖及均勻性判定
不考慮傳熱，氣體熱脹冷縮的情況下，原結(jié)構(gòu)冷卻器的運(yùn)行阻力如下：
原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)下，煙氣順管道斜45°進(jìn)入進(jìn)氣口，管道風(fēng)速大且煙氣在進(jìn)氣口內(nèi)擴(kuò)散距離較短，導(dǎo)致進(jìn)氣口內(nèi)的煙氣分布極不均勻，換熱管進(jìn)口斷面的最大風(fēng)速達(dá)約24.1m/s，并且進(jìn)入換熱管煙氣的速度方向與豎直方向夾角較大，換熱管內(nèi)煙氣速度平均達(dá)約18m/s，長期運(yùn)行極易磨破換熱管及其耐磨襯套，原結(jié)構(gòu)冷卻器的運(yùn)行阻力約835Pa。
4.2添加均流裝置
展開 EREDOS項(xiàng)目：涵蓋水道流場數(shù)值模擬
圖11 結(jié)構(gòu)上的壓力
圖12 結(jié)構(gòu)上的能量耗散
結(jié)論
高精準(zhǔn)度3D掃描數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的建模工具如 FLOW-3D HYDRO 可進(jìn)行復(fù)雜流況的3D CFD模擬。研究結(jié)果包含流量曲線、詳細(xì)的流動狀況，以及周邊基礎(chǔ)設(shè)施上的壓力條件。
【CAE案例】流體振蕩器流場模擬
圖5：不同相位下的流場云圖
結(jié)論與展望
通過采用多種網(wǎng)格和湍流模型進(jìn)行了流體振蕩器的數(shù)值模擬，驗(yàn)證了流體有限元仿真軟件對流體振蕩器模擬的適用性和準(zhǔn)確性。
URANS k-omega SST 模型和 LES Smagorinsky 模型都能求解振蕩器的物理特性，如振蕩頻率等，其中LES Smagorinsky模型能更好地捕捉到流動細(xì)節(jié)。
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文丘里混合器的混合性流場模擬 ￥20
在文丘里下游的錐段區(qū)域，設(shè)置有專用噴槍用于向流場中噴射漿液，借助氣流的高速動能實(shí)現(xiàn)漿液的初次霧化與摻混，促使?jié){液與煙氣在此處進(jìn)行充分混合。混合后的氣液兩相流隨后進(jìn)入直管段，在此繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)過程。為確保漿液在直管段進(jìn)口處具備良好的反應(yīng)條件，關(guān)鍵是要保證漿液粒子在進(jìn)入直管段時分布足夠均勻，即粒子濃度場和速度場在流通截面上實(shí)現(xiàn)均質(zhì)化。為此，本項(xiàng)目擬采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）數(shù)值仿真方法，對包括彎頭、文丘里段、錐段及噴槍射流在內(nèi)的復(fù)雜粒子氣流兩相流場進(jìn)行精細(xì)模擬與分析。通過仿真結(jié)果指導(dǎo)流場結(jié)構(gòu)優(yōu)化，旨在提升直管段進(jìn)口截面處漿液粒子的分布均勻性，從而為后續(xù)的高效反應(yīng)創(chuàng)造理想條件。
1、 計(jì)算模型及邊界條件
1.1 計(jì)算模型建立
根據(jù)二維圖紙，建立三維模型如下：
1.2 邊界條件
系統(tǒng)內(nèi)總煙氣量為906187m3/h，煙氣溫度為130℃。進(jìn)口邊界條件為速度進(jìn)口，進(jìn)口速度為16.56m/s。出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，壁面函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，固壁面設(shè)置為無滑移壁面。采用離散相模型進(jìn)行計(jì)算，噴槍使用錐狀噴射進(jìn)行模擬，噴射角度為90°，噴射距離為5m。計(jì)算參數(shù)如下：
2、 計(jì)算結(jié)果及分析
2.1 噴槍同一高度布置
2.1.1 原始方案
噴槍布置在同一高度時，原始方案下流場內(nèi)部流動狀態(tài)如下：
速度流線圖
漿液粒子分布圖
in1截面粒子濃度分布
in1截面粒子分布
從圖中能夠看出，氣流在經(jīng)過文丘里段后，最大流速增加到了55.38m/s。而由于錐段擴(kuò)張角度較大的緣故，氣流擴(kuò)散效果欠佳，在直管段四周則產(chǎn)生了局部的回流現(xiàn)象。漿液粒子由噴槍噴射口噴出后，一部分被煙氣氣流帶走，一部分則被卷入到回流當(dāng)中，附著在壁面上。
展開 Abaqus管道流場仿真(流-固耦合)案例講解（Part-3）
Abaqus管道流場仿真(流-固耦合)案例講解（Part-3）
『原創(chuàng)』風(fēng)輪的流場模擬
對于一個風(fēng)輪的流場模擬，怎么設(shè)置邊界條件呢：
希望風(fēng)輪是旋轉(zhuǎn)的，其風(fēng)輪內(nèi)部是個腔體，主要的是想模擬出風(fēng)輪腔體內(nèi)部的流體流動狀態(tài)，但是苦于邊界條件的設(shè)置啊！下圖是小弟在UG中畫的模型轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入GAMBIT中的抓圖
懇請各位高手給予指點(diǎn)！
急切!
ls-dyna模擬流場壓力梯度（靜水壓） ￥30
靜水壓數(shù)值模擬
k文件見附件
fluent-動網(wǎng)格-雙葉輪旋轉(zhuǎn)流場模擬
omega.rar
omega.txt
impeller.rar
播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10154
空氣炸鍋內(nèi)流場的CFD模擬方法和分析
隨著計(jì)算機(jī)能力的發(fā)展，計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics, CFD）被越來越廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，例如翼型模擬、泵內(nèi)流場模擬、空調(diào)設(shè)計(jì)等[6-9]。采用CFD對復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)的流動進(jìn)行分析并指導(dǎo)相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已成為新的研究熱點(diǎn)。但目前在小型家電的設(shè)計(jì)研發(fā)領(lǐng)域，將CFD應(yīng)用于工程實(shí)際的案例較少。
采用CFD軟件對空氣炸鍋內(nèi)部流場進(jìn)行分析，可以得到實(shí)驗(yàn)研究難以獲取的全面數(shù)據(jù)，對空氣炸鍋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。提高炸鍋內(nèi)流場的均勻性，是保證炸鍋內(nèi)均勻溫度分布的重要因素，同時還可以縮短設(shè)計(jì)周期，降低研發(fā)成本。本文采用三維滑移網(wǎng)格對某款空氣炸鍋的內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，對使用CFD進(jìn)行炸鍋內(nèi)流場分析進(jìn)行了嘗試，計(jì)算了達(dá)到穩(wěn)態(tài)時炸鍋內(nèi)部的速度場、渦量場和湍流動能，同時研究了風(fēng)扇在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)不同截面變量的變化過程。
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