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2017-04-08 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
問題:
一個冷、熱水混合器的內部流動與熱量交換的問題。溫度為T=350K自上部的熱水小管嘴流入,與自下部右側小管嘴流入的溫度為290K的冷水在混合器內進行熱量與動量的交換后,自下部左側的小管嘴流出。混合器結構如圖1所示。
1 利用GAMBIT建立混合器計算模型
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利用坐標網格創建節點;
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在兩個節點之間創建直線;
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利用圓心和端點創建一段圓弧;
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由邊創建面;
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對各條邊定義網格節點的分布;
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在面上創建網格;
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定義邊界類型;
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為FLUENT5/6輸出網格文件。
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2 利用FLUENT 5/6 求解器進行求解
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讀入網格文件;
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確定長度單位為cm;
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確定流體材料及其物理屬性;
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確定邊界條件;
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計算初始化并設置監視器;
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使用分離式、隱式求解器求解;
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利用圖形顯示方法察看流場與溫度場;
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使用能量方程的二階差分格式重新計算,改善溫度場的計算;
1、利用GAMBIT建立混合器幾何模型,如圖2。
圖2 混合器幾何模型
2、混合器幾何邊線網格劃分,如圖3。
3、混合器內部網格劃分,如圖4。
圖3 混合器邊線網格
圖4 混合器內部網格
4、設置邊界類型,如圖5。
5、確定求解器為FLUENT 5/6。
6、輸出網格并保存,如圖6。
圖5 邊界類型設置對話框 圖6 輸出網格對話框
啟動FLUENT的2D求解器。
1、網格相關操作
1)讀入網格文件,并檢查,如圖7、8。
圖8 網格檢查信息反饋
圖7 讀入網格文件信息反饋
2)確定長度單位為cm,如圖9。
圖9 長度設置對話框
3)顯示網格,如圖10。
圖10 混和器網格圖
2、建立求解模型
1)采用分離式求解器、隱式算法、2D空間、定常流動、絕對速度,其余默認。
2)設置k-epsilon湍流模型,保持默認,如圖11。
3)激活能量方程。
3、設置流體的物理屬性
創建water新流體,并設置其物理屬性,如圖12。
圖11 k-epsilon湍流模型設置
圖12 流體材料物理屬性對話框
4、設置邊界條件
1)設置流體,選擇上一步已定義的water。
2)設置入口速度邊界條件,如圖13。
圖13 inlet1速度邊界設置對話框
Inlet2入口溫度為350K,其余與inlet1相同。
2)設置出流口邊界條件,只需制定outflow邊界性質即可。
對于壁面,保持默認,不作更改。
4、求解
1)流場初始化,如圖14。
圖14 流場初始化對話框
2)設置監視器窗口,監測特殊截面上物理量的變化,如圖15、16。
圖15 表面監視器設置
圖16 表面監視器定義
3)開始進行300次迭代計算。
出口截面上的平均溫度與平均速度監視器窗口的曲線如圖17。由監測曲線可以看出,迭代140次后,出口截面上的平均溫度已經達到穩定狀態了。
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圖17 出口平均溫度變化曲線 |
5、顯示計算結果
圖18 速度分布圖
圖19 溫度分布圖
圖20 速度矢量圖
圖21 混合器內的等壓線圖
圖22 出流口截面上的溫度分布圖
6、使用二階離散化方法重新計算
以上的求解使用的是一階離散化方法。一般來說,其計算結果收斂性不理想,數據會上下波動。為改善求解精度,往往將能量方程改為二階離散化方法重新計算。
1)設置能量方程的二階離散,降低松弛系數,如圖23。
圖23 求解器設置對話框
2)繼續進行200次迭代計算。
3)溫度分布,如圖24。
圖24 溫度分布圖
將此圖與前面的溫度分布圖比較,可以看出溫度分布得到較好的改善。
來自網路
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