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FLUENT计算流程及设置要点

日期:2021-09-13 11:27:27 

一、混合梯形管案例分析

FLUENT介绍性的算例:

从现有网格导入 (网格已经产生)

模型设置、求解、后处理

梯形管内冷热水混合:

流体混合?

压降?

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混合梯形管求解过程概述

读入网格

检查网格,scale网格

指定求解器类型(定常、非定常)

选取物理模型——湍流模型、能量方程

从材料库中调出需要的材料

设置计算域的介质属性

指定边界条件(入口、出口、壁面等)

求解设置,设置离散格式

(设置监控点)

初始化并保存cas文件

求解计算

保存dat文件及后处理

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FLUENT计算以及后处理

计算模型设置步骤:

(1)打开FLUENT,read mesh文件

(2)general:check,scale,unit看计算域是否符合需求定常与非定常的选择,display等设置

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计算模型设置步骤:

选择‘Temperature’ 为 ‘c’ (Celsius)

点 ‘Close’

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Scale及求解器设置

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FLUENT计算以及后处理

(3)选择需要的原理方程

双击“Models” (依次点 ‘Edit...’编辑这些模型):

Energy Equation: On

Viscous model: ‘k-epsilon’, ‘Realizable’

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求解器选择

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湍流模型分别适用范围对比

S-A:适用翼形、壁面边界层等流动,不适合射流类自由剪切湍流问题

Standard K-E:有较高的稳定性、经济性和计算精度,应用广泛,适合高雷诺数,但不适合旋流等各向异性较强的流动


RNG K-E:可计算低雷诺数湍流,其考虑到旋转效应,对强旋流动计算精度有所提高Realizable K-E:可保持雷诺应力与真实湍流一致,可更精确模拟平面和圆形射流的扩散速度,同时在旋流计算,带方向压强梯度的边界层计算和分离流计算等问题中,计算结果较好,同时在分离流计算和带二次流的复杂流动计算中也表现出色,一般不用于多参考系的计算


K-W:包含了低雷诺数影响,可压缩性影响和剪切流扩散,适用于尾迹流动,混合层、射流、以及受壁面限制的流动附着边界层湍流和自由剪切流计算


SST K-W:综合了K-E和K-W的优点,适用范围更广,可以用于带逆压梯度的流动计算、翼型计算、跨声速带激波计算等


Reynolds stress:没有采用涡粘性各向同性假设,在理论上比前面的湍流模式理论要精确的多,适用于强旋流动,比如龙卷风、旋流燃烧室内流动等,计算时间长


DES、LES:最精细的湍流模型,精度高,但是需要的网格数量大,要求计算量、内存需要都非常大,计算时间长,目前用于实际工程比较少。


壁面函数

近壁区域可大致细分为三层。在最内层,称为“粘性底层”,流动几乎是层流的,粘度在动量和传热传质中起主导作用。外层被称为完全湍流层,湍流起着主要作用。在粘性底层和完全湍流层之间存在一个过渡区域,分子粘度和湍流的影响同样重要

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FLUENT计算以及后处理

(4) material,copy出cellzonecondition

在Materials, 点 ‘Create/Edit...’      在‘Cell Zone Conditions’, 双击Zones中的 ‘fluid’

点 ‘FLUENT Database...’                 改变材料为 ‘water-liquid’

选择 ‘water-liquid’, 点 ‘Copy’,           默认其它的设置


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(5) 设置输入输出边界条件

在 ‘Boundary Conditions’, 双击 ‘inlet-1’

速度大小 3m/sTurbulent Intensity 5%Hydraulic Diameter 0.15mTemperature 10°C

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(5) 设置输入输出边界条件

在 ‘Boundary Conditions’:

双击‘inlet-z’

Velocity Magnitude 5m/sTurbulent Intensity 5%Hydraulic Diameter 0.10mTemperature 90°C

双击‘outlet’

for backflow:Turbulent Intensity 5%Hydraulic Diameter 0.15mTemperature 30°C

 

什么叫边界条件?有何物理意义?它与初始条件有什么关系?

边界条件与初始条件是控制方程有确定解的前提。

边界条件是在求解区域的边界上所求解的变量或其导数随时间和地点的变化规律。对于任何问题,都需要给定边界条件。

初始条件是所研究对象在过程开始时刻各个求解变量的空间分布情况,对于瞬态问题,必须给定初始条件,稳态问题,则不用给定。

对于边界条件与初始条件的处理,直接影响计算结果的精度。

在瞬态问题中,给定初始条件时要注意的是:要针对所有计算变量,给定整个计算域内各单元的初始条件;初始条件一定是物理上合理的,要靠经验或实测结果。





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