流体力学数值模拟报告.docx

数值模拟 缩放管道内的流动 一、问题： 水流在如图1所示的缩放管道内做定常流动，已知管道入口处的流速V=0.5m/s，管道直径D=20mm，喉部直径d=10mm，试求管道入口截面处与喉部截面处的压强差，并对此流动进行数值模拟分析。 二、解法: 利用fluent软件进行仿真计算 1.建立流动区域并划分网格 结果如图所示 2.设置边界类型 设置边Aa为速度入口边界 设置边abcdef为中心轴边界 设置Ff为压力出流边界 3.启动fluent，进行网格操作 启动fluent，读入网格文件，进行网格检查，确定长度单位，由于Gambit创建流域时的默认单位为1，也就是说是没有单位的，而fluent默认单位为m，若长度单位不是m，还需要进行设置。 4.若干模型的设定 1）确定求解器，非耦合求解器，隐式算法，轴对称； 2）确定紊流模型，k-ε紊流模型； 3）确定材料属性，water，密度1000kg/m3 ，动力粘度0.001； 4）确定环境压强和重力影???，本题为标准大气压，0重力加速度； 5）确定边界条件 水管入口速度为0.5m/s，输入来流湍流强度为5，输入管道的水力直径为20mm； 设置压力出口边界，设置系统背压2000Pa，输入湍流强度5，输入水力直径20mm。 5.设置求解控制参数，流场初始化，设置残差检测器 6.求解计算及后处理 1）进行迭代计算，经过116次迭代计算后，残差收敛，残差监测曲线如图所示 2）沿轴线方向的静压强分布，如图所示 3）绘制流域内的压强分布云图 4）计算1截面（距入口20mm处的截面）和2截面（喉部中间的截面）的压强及两截面的压强差 计算结果显示，在渐缩管道入口附近的压强约为2555Pa，在喉部的压强约为509Pa，即得到满足流量所需压差为2046Pa 液柱差h0=（p1-p2）/ρg=0.209（m） 5）流量计算结果如图所示 计算结果显示，流入的质量等于流出的质量，连续性方程是满足的。 三、结论与分析 按实际流体流动计算，液柱差应为h0=0.209m；按照理论公式计算，此液柱差所形成的流量应为 Q0=k1h0=0.000 1643（m3/s） 实际流量为Q=0.000 1571m3/s，则流量修正系数为 k2= QQ0 =0.9562