三维圆管流动状况的数值模拟分析--毕业论文设计.docVIP

MACROBUTTON MTEditEquationSection2 SEQ MTEqn \r \h \* MERGEFORMAT SEQ MTSec \r 1 \h \* MERGEFORMAT SEQ MTChap \r 1 \h \* MERGEFORMAT 三维圆管流动状况的数值模拟分析 在工程和生活中，圆管内的流动是最常见也是最简单的一种流动，圆管流动有层流和紊流两种流动状况。层流，即液体质点作有序的线状运动，彼此互不混掺的流动；紊流，即液体质点流动的轨迹极为紊乱，质点相互掺混、碰撞的流动。雷诺数是判别流体流动状态的准则数。本研究用CFD软件来模拟研究三维圆管的层流和紊流流动状况，主要对流速分布和压强分布作出分析。 1 物理模型 三维圆管长，直径。 流体介质：水，其运动粘度系数。 Inlet：流速入口，， Outlet：压强出口 Wall：光滑壁面，无滑移 2 在ICEM CFD中建立模型 2.1 首先建立三维圆管的几何模型Geometry 2.2 做Blocking 因为截面为圆形，故需做“O”型网格。 2.3 划分网格mesh 注意检查网格质量。 在未加密的情况下，网格质量不是很好，如下图 因管流存在边界层，故需对边界进行加密，网格质量有所提升，如下图 2.4 生成非结构化网格，输出fluent.msh等相关文件 3 数值模拟原理 3.1 层流流动 当水流以流速，从Inlet方向流入圆管，可计算出雷诺数，故圆管内流动为层流。 假设水的粘性为常数（运动粘度系数）、不可压流体，圆管光滑，则流动的控制方程如下： ①质量守恒方程： MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT ( SEQ MTSec \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 1- SEQ MTEqn \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 1) ②动量守恒方程： MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT ( SEQ MTSec \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 1- SEQ MTEqn \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 2) MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT ( SEQ MTSec \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 1- SEQ MTEqn \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 3) MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT ( SEQ MTSec \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 1- SEQ MTEqn \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 4) 式中，为密度，、、是流速矢量在x、y和z方向的分量，p为流体微元体上的压强。 方程求解：对于细长管流，FLUENT建议选用双精度求解器，流场计算采用SIMPLE算法，属于压强修正法的一种。 3.2 紊流流动 当以水流以流速，从Inlet方向流入圆管，可计算出雷诺数，故圆管内流动为紊流。 假设水的粘性为常数（运动粘度系数）、不可压流体，圆管光滑，则流动的控制方程如下： ①质量守恒方程： MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT ( SEQ MTSec \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 1- SEQ MTEqn \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 5) ②动量守恒方程： MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT ( SEQ MTSec \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 1- SEQ MTEqn \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 6) MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT ( SEQ MTSec \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 1- SEQ MTEqn \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 7) MACROBUTTON MTPlaceRe