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1風(fēng)扇流場分析 1.1案例介紹 風(fēng)扇可以用于發(fā)動機(jī)的冷卻等很多場景，合理的風(fēng)扇設(shè)計將極大地提高風(fēng)扇的效率，但由于管道風(fēng)扇內(nèi)部流動非常復(fù)雜，通過理論計算對其流動進(jìn)行定性分析十分困難，風(fēng)洞試驗(yàn)雖然可以得到其流動參數(shù)和噪聲特性，但也無法對流場內(nèi)部的流動細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。 本案例演示如何利用Fluent進(jìn)行風(fēng)扇流動特性和噪聲特性計算。

1 workbench 設(shè)置本案例的計算模塊如下圖所示：2 SCDM 設(shè)置2.1 導(dǎo)入幾何依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，對幾何模型進(jìn)行建立，其中管道為wall，y軸上方壁面為壓力出口，其他面位symmetry，管道泄露孔為φ=10mm的壓力入口，具體幾何尺寸如下：2.2 網(wǎng)格設(shè)置采用Fluent meshing進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對泄漏孔附近網(wǎng)格進(jìn)行加密，具體的網(wǎng)格劃分如下圖所示

<p>本案例對埋地?fù)綒涮烊粴?em>管道在土壤多孔介質(zhì)影響下的氣體泄漏擴(kuò)散規(guī)律展開了仿真計算。主要涉及到多孔介質(zhì)，組分傳輸，局部初始化三個部分。計算模型依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)置，對摻氫20%的天然氣泄漏擴(kuò)散情況展開分析，通過對該案例的學(xué)習(xí)與掌握，后續(xù)可以對制定管道泄露應(yīng)急決策方案進(jìn)行相關(guān)指導(dǎo)。

一、案例簡介 如圖1 所示的管道，水平管道長度為150mm，直徑為24mm，豎直管道直徑為16mm，高度為50mm，分別距離左端面45mm 和95mm，整體管道壁厚為2mm。

按照這種規(guī)則命名導(dǎo)入Fluent后邊界條件類型可以被自動識別，只需調(diào)整其參數(shù)即可。 ? 編輯 用2d>automesh命令將邊界面劃分網(wǎng)格，將需要關(guān)注的凸起位置的網(wǎng)格細(xì)化，管道壁則可以用稍粗的網(wǎng)格，減少計算量。 ?

3 混合油導(dǎo)流片表面流動仿真3.1 導(dǎo)流面混合油流動設(shè)想混合油從空心管道進(jìn)口進(jìn)入，充滿整個管道內(nèi)腔，在管道的下側(cè)有小孔，混合油從小孔落下，由于管道內(nèi)腔中的混合油有一定壓力，因此混合油是以一定速度從小孔中打出來的。有一定沖擊力的混合油流到導(dǎo)流片上，導(dǎo)流片表面是具有一定曲面的形狀，混合油就會相切于曲面，形成一個向特定方向流動的液體流。導(dǎo)流片表面混合油流動示意見下圖1。

圖1 管道示意圖 2、實(shí)現(xiàn)思路及過程 Fluent的journal文件可以實(shí)現(xiàn)對Fluent的自動操作，一行journal文件代碼對應(yīng)Fluent中一個操作步驟。

本教程將通過一個簡單的管道內(nèi)流體流動實(shí)例來說明利用FLUENT參數(shù)化分析來進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性測試。 1 啟動Workbench并建立分析項(xiàng)目 （1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進(jìn)入ANSYS Workbench 19.2界面。

圖1 國外井噴現(xiàn)象接下來嘗試模擬一篇SCI論文中間歇泉現(xiàn)象，如圖2所示，初始?xì)鈭F(tuán)在水平管道左側(cè)，水平管道兩側(cè)為壓力邊界條件，上方出口為壓力出口。

（2）分別右鍵選擇管道入口和出口，在彈出快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對話框，輸入名稱inlet和outlet，單擊OK按鈕確認(rèn)。（3）右鍵單擊模型樹中Mesh選項(xiàng)，依次選擇Mesh→Insert→Inflation。boundary選擇管道壁面，在Maximum Layers中輸入7。

wx_fmt=png"> </p><p>其中L為特征長度，與管道尺寸相關(guān)，Cμ是k-e湍流模型的一個常數(shù)項(xiàng)系數(shù)，一般默認(rèn)值為0.09。此系數(shù)可在Fluent k-e湍流模型中查詢到。

使用 ANSYS Fluent 培養(yǎng) CFD 流動分析技術(shù)方面的專業(yè)知識，包括分析熱交換器、排氣歧管、催化轉(zhuǎn)化器、風(fēng)洞熟練掌握使用 ANSYS Fluent 進(jìn)行水密幾何工作流程和非均相流體混合仿真。了解圓柱體表面流動分析、彎曲管道中流體混合、流經(jīng)會聚和發(fā)散截面的流動等基礎(chǔ)知識。應(yīng)用所學(xué)的概念，使用 ANSYS Fluent 容錯網(wǎng)格劃分通過熱管執(zhí)行共軛傳熱分析和傳熱分析。

（7）右鍵單擊Workbench界面中A3 Mesh項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Update項(xiàng)，完成網(wǎng)格數(shù)據(jù)往Fluent分析模塊中的傳遞。 4 定義流體模型 （1）雙擊A4欄Setup項(xiàng)，打開Fluent Launcher對話框，單擊OK按鈕進(jìn)入FLUENT界面。（2）單擊命令結(jié)構(gòu)樹中General按鈕，彈出General（總體模型設(shè)定）面板。

1 workbench 設(shè)置本案例的計算模塊如下圖所示：2 SCDM 設(shè)置2.1 導(dǎo)入幾何 依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，對幾何模型進(jìn)行建立，其中管道為wall，球閥與管道的接觸面為interface，具體的邊界條件和幾何尺寸如下圖所示：2.2 網(wǎng)格設(shè)置 采用Fluent meshing進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對交界面附近網(wǎng)格進(jìn)行加密，具體的網(wǎng)格劃分如下圖所示：

市場上流場分析軟件有 MSC Cradle CFD，ANSYS Fluent，cfx，comsol等，而進(jìn)行輸纖通道中纖維與流場的耦合關(guān)鍵在于建立接近實(shí)際生產(chǎn)中的纖維模型，結(jié)合目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，輸纖通道中輸送的纖維數(shù)量少，且缺少絲束纖維模型在管道中開松的研究。