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CFD学习报告
姓名 段蒙
学号 M201370932
完成日期 2014 年4月17日
华 中 科 技 大 学
CFD学习报告
几何建模
以《计算流体动力学及其应用》课本上166页处例子为参考,利用GAMBIT进行三维建模,具体问题为:冷水和热水分别自混合器两侧沿水平切方向流入,在容器内混合后经过下部渐缩通道流入等径的出流管,最后流入大气。混合器如图1.1所示,
图1.1 混合器示意图
图1.1 混合器示意图
具体绘图过程为:
创建混合器主体:高度为8,半径为10;
创建混合器的切向入流官:半径为1,长度为10,并对创建好的入流官进行180度关于Z轴对称复制;
将三个圆柱体合并为一个整体;
创建混合器主体下的圆锥:高度为5,小端半径为1,大端半径为10,方向Z轴反向;
创建出流小管:高度为5,半径为1;
将混合器的上部、圆锥部分以及下部出流小管合并为一个整体;
上述步骤完成后所得的图如图1.2所示。
图1.2 混合器整体配置图
图1.2 混合器整体配置图
网格划分:
对混合器内部流动区域划分网格:Spacing选择Interval size,并填入0.5,所得如图2.1所示
图2.1 混合器内部流动区域的网格图
图2.1 混合器内部流动区域的网格图
检查网格划分情况:利用Examine Mesh功能查看底部圆锥面的网格划分情况如图2.2所示
图2.2
图2.2 混合器底部圆锥面的网格划分情况
设置边界条件:①指定边界类型:将两个入流管分别命名为inlet-1和inlet-2,类型为VELOCITY_INLET;出流管命名为outlet,类型设为PRESSURE_OUTLET;②指定区域类型:Action设为Add,Name中输入FLUID,选择所有体。
输出网格文件:输出网格文件为1.mesh
求解计算
启动fluent软件,选择3d,进行三维计算,步骤如下:
检查网格并定义长度单位:①导入网格文件1.mesh;②选择Grid/Check命令,结果反馈如图3.1所示;③光顺网格;④确定长度单位:选择Grid/Scale命令,单位选择cm;⑤显示网格:如图3.2所示
图3.1 网格检查情况
图3.1 网格检查情况
图3.2 fluent中显示网格
图3.2 fluent中显示网格
确定计算模型:①设置求解器:Slover选择Pressure Based,Formulation选择Implicit,Space选择3D,Time选Steady;②启动能量方程;③选择湍流模型:选择k-epsilon[2 eqn];
定义材料属性:water-liquid
设置边界条件:①inlet-1速度为1m/s,湍流强度为5,入流口直径为2,温度为320;②inlet-2速度为1m/s,湍流强度为5,入流口直径为2,温度为280;③设置出流口的边界条件:Gauge Pressure设为0,湍流强度和水力直径分别为10和2,温度为300
设置求解器参数:①设置求解器:Pressure设为0.3,Density设为1,Body Forces为1,Momentum为0.7;②求解初始化;③设置残差监视器:Option选择Plot
保存Case文件为1.cas
迭代求解计算:次数选为200次,迭代接近200时,计算收敛,曲线图如图3.3所示。
保存Data文件为1.dat
图3.3残差曲线
图3.3残差曲线
结果分析
读取之前保存的计算结果数据,进行结果分析
1.创建等值面
2.绘制温度和压力分布,结果如图4.1,图4.2
图4.1温度分布图
图4.1温度分布图
图4.2压力分布图
图4.2压力分布图
显示垂直面上的速度矢量如图4.3
图4.3速度矢量图
图4.3速度矢量图
学习心得
通过本次课的学习,大致了解了CFD的原理和利用CFD进行模拟计算的过程,为以后进行更为深入的学习相关知识提供一有力的工具,同时,通过实例的模拟计算,熟悉了相关软件的使用过程。但是,在这门课的学习过程中,也意识到自身的知识和技能储备仍不足,以后应加强学习。
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