流場模擬和換熱模擬
關注創建者：ze**eyond_UdSJ 創建時間：2016-11-29
流場模擬和換熱模擬的視頻教程
齒輪泵流場和結構場模擬
1掌握齒輪泵2D模型的流場模擬方法 2掌握齒輪泵3D模型的流場模擬方法 3掌握齒輪泵結構強度評估思路和分析方法 4理解流固耦合下齒輪泵的模擬方法
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流場模擬和換熱模擬的實例教程
OpenFOAM三維換熱器流固熱耦合傳熱模擬文件，冷流和熱流逆向流動，熱流入口與冷流出口在同一側
項目簡介
某為水泥窯頭冷卻器進氣結構為異形梯形結構，進氣管道斜45°插入進氣口，且進氣管道風速較高，約24.4m/s，煙氣在進氣口內難以均勻擴散，為保證換熱效率，需保證換熱管進氣斷面煙氣分布均勻，故建立冷卻器及其進出氣管道模型，做CFD模擬如下。
建立模型
建立三維模型如下：
三維模型
計算參數及邊界設置
工況煙氣量705969m3/h，工況溫度450℃。
選用標準k~e湍流模型，采用有限體積法離散求解域，對流項選用一階迎風離散格式，采用壓力速度耦合SIMPLE算法對離散方程進行求解。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。
冷卻器進口采用速度入口邊界條件，需要計算其湍流參數，包括湍流強度I和水力直徑d，出口采用壓力出口，殼體及導流板等視為絕熱壁面，對于壁面的邊界層區域采用標準壁面函數。
結果及分析
4.1原始狀態
原設計結構下，冷卻器的模擬運行狀態如下：
速度流線圖
換熱管進口向上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，原結構冷卻器的運行阻力如下：
原設計結構下，煙氣順管道斜45°進入進氣口，管道風速大且煙氣在進氣口內擴散距離較短，導致進氣口內的煙氣分布極不均勻，換熱管進口斷面的最大風速達約24.1m/s，并且進入換熱管煙氣的速度方向與豎直方向夾角較大，換熱管內煙氣速度平均達約18m/s，長期運行極易磨破換熱管及其耐磨襯套，原結構冷卻器的運行阻力約835Pa。
4.2添加均流裝置
展開 本案例是多組分多相流的模擬，流體中的組分可以隨著時間的添加，以此來模擬濃度場。實現組分添加可以采用CFX里的函數進行編輯。由于本文為磁流體，流體驅動靠電磁力驅動（具體添加可以查看本人之前的案例）。具體模擬過程如下。如果有詳細了解，可以查看本人個人簡介里的論文或者直接留言。
陽極氣泡主要是在陽極底掌生成，主要跟電流強度有關，可由法拉第公式計算得出氣體進口質量流入。由于陽極氣泡可從電解質上表面逸出，因此電解質上表面可設為脫氣邊界條件。其余為壁面條件，液相設為無滑移壁面邊界，氣相設為自由滑移邊界條件。然后模擬分析。
展開 項目目標
積鼎基于公司現有的VirtualFlow軟件，通過對兩相流動的毛細力和沸騰換熱、冷凝換熱的研究，完善相關的求解算法和物性參數庫，形成熱管相變冷卻的整體解決方案。其可用于模擬吸液芯的毛細現象、蒸發管的沸騰、冷凝器的冷凝等復雜現象，解決熱管試驗參數不易測量和試驗成本高等問題。
軟件可以對流體回路的部件及換熱器等進行微觀的氣液兩相、單相、流固耦合等模擬仿真計算，提取所仿真的物理現象及趨勢，并能與理論計算比較驗證。
2. 解決方案及優勢
主要算法和計算流程
軟件具備在含有不凝性氣體的工質中計算蒸發及冷凝相變的能力，適用于蒸發器、冷凝器等存在不凝性氣體的設備的相變計算。
采用該軟件進行不凝性氣體凝結和蒸發相變數值模擬時，多相流模型均采用mixture模型，并啟用組分輸運模型，分別求解連續方程、體積分數方程、動量方程、能量方程和組分擴散方程，蒸發和冷凝過程中的相變通過UDF（User Define Function）在體積分數方程、能量方程和組分輸運方程中分別添加質量源項、能量源項和相等的質量源項實現。
本軟件提供組分輸運模型，其為基于組分質量分數的輸運方程解，可利用預先定義的蒸發及冷凝機制對蒸發及冷凝過程進行模擬。在自研軟件中考慮到多組分的輸運時，將混合氣體作為一個研究的整體，利用多組分模型可以很好地解決含有兩種或者兩種以上組分的系統。當啟用多組分輸運模型后需要注意對于該混合物體系的控制方程求解，其中同樣包括連續性方程、動量方程以及多組分方程。
軟件計算結果
蒸發器部件仿真結果顯示，壁溫結果與實驗趨勢一致。冷凝器部件仿真結果顯示，壁溫結果與實驗趨勢一致。下面為具體的計算計算結果。
在50W功率下2D軸對稱條件下，蒸發器內的流場最終達到穩態。同樣這里也重新定義了入口的質量流量。
展開 流體域如圖1的所示，炸鍋的整體結構主要包括以下幾部分：旋轉風扇（旋轉速度1500 rpm）、加熱管、防護隔板、炸鍋內壁、炸筐和底部導流板。
圖1 空氣炸鍋計算流場域
實際空氣炸鍋工作時，其內部存在復雜的流動傳熱過程，例如高速流動的高溫氣體對食物的傳熱過程、高溫氣體與固體壁面的傳熱過程、固體壁面之間的導熱和熱輻射過程以及固體壁面對食物的熱輻射以及熱傳導過程。考慮到流動傳熱的復雜性與文章研究重點，本文主要針對空氣炸鍋內部的流場進行模擬計算。
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本計劃由歐洲區域發展基金共同資助
本文由Gwena?l CHEVALLET、Marie-Christine GERMAIN及Sarah LASNE共同撰寫，來自BRL ingenierie。
BRL ingenierie擁有超過60年的大型水利基礎設施經驗，是法國及國際水利工程領域的重要參與者。
<figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202510/attachment/81773190b585442ea6245ea740f88879.png" style="display: inline-block
負壓反吸風袋除塵器是一種采用負壓操作、并利用“反吸風”方式進行清灰的袋式除塵器，它的清灰機理是：外部空氣 → 反吸風閥 → 該倉室的凈氣室 → 從內部反向穿過濾袋 → 粉塵層被剝離 → 攜帶著粉塵的氣流向下落入灰斗。
氣流分布均勻性評估：分析含塵氣體進入除塵器箱體后，在各個過濾倉室及每條濾袋之間的氣流分配是否均勻。不均勻會導致部分濾袋負荷過重，縮短壽命。
清灰機制分析：
反吸風過程模擬
文丘里混合器的混合性流場模擬8個月前
煙氣氣流在本項目計算模型中由進口段進入，首先流經彎頭區域進行流向調整，隨后依次通過7個串聯布置的文丘里段。在文丘里段中，流通截面收縮擴張，氣流風速得到顯著提升，形成高速流動條件。在文丘里下游的錐段區域，設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現漿液的初次霧化與摻混，促使漿液與煙氣在此處進行充分混合。混合后的氣液兩相流隨后進入直管段，在此繼續進行反應過程。為確保漿液在直管段進口處具備良好的反應條件
大家好，今天我分享的案例模型是一種基于光耦合器的熱光調制光開關模型。是基于rsoft軟件中beam模塊耦合熱光調制物理場而展開模擬研究的。
圖1 熱光調制光開關基本幾何模型
其中加熱電極為鋁電極，具體配置的材料參數圖示如下圖2所示：
圖2鋁電極材料設置參數
其中參數WA,PxA均為參數變量，可自行設定控制波導所在位置。由于熱光調制效應需要涉及到物理場熱光效應模塊
項目簡介
某為水泥窯頭冷卻器進氣結構為異形梯形結構，進氣管道斜45°插入進氣口，且進氣管道風速較高，約24.4m/s，煙氣在進氣口內難以均勻擴散，為保證換熱效率，需保證換熱管進氣斷面煙氣分布均勻，故建立冷卻器及其進出氣管道模型，做CFD模擬如下。
建立模型
建立三維模型如下：
三維模型
計算參數及邊界設置
工況煙氣量705969m3/h，工況溫度450℃。
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項目簡介</strong></p><p>某鋼廠雙列式金屬濾袋除塵器，除塵器前端管道布置路線復雜且彎頭較多，可能造成運行阻力較大；進氣方式為灰斗進氣，且進口管道處有彎頭，可能會對袋室內煙氣流場均勻性產生不利影響；為保證設備的穩定運行，需通過CFD對袋除塵器運行狀態進行模擬
1、 項目簡介
某項目硅鐵一次袋除塵器進風形式為灰斗側進風，共有16個袋室，煙氣通過進氣斜煙道進入灰斗，輸灰進風管道為灰斗外側板斜上進風。本項目為了保證某一袋室離線清灰時，輸灰袋室內氣流能夠在灰斗內擴散，并順暢從輸灰管道排出，且輸灰袋室內濾袋表面、底部等風速合理，不會造成濾袋破損等情況產生；其余袋室內煙氣具有良好的流動狀態、其濾袋表面、袋間、底部、各袋室分風及阻力等能夠符合要求，需通過
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項目簡介</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化措施</h3><p>問題1：煙氣分布不均</p><p>原因：煙道轉彎、變徑導致離心力或慣性力
