[工学]多圆柱扰流

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1、目录一、题目………………………………………………………………………….2二、物理现象分析和物理模型………………………………………………….2三、利用gambit建网格…………………………………………………………3四、利用fluent2D求解器进行求解…………………………………………….6五、网格独立性检验……………………………………………………………30六、总结…………………………………………………………………………46第46页共46页一、题目：多圆柱扰流1）计算对象结构及参数（二维）300300075u50075100100500

2、图中长度单位：mm，圆柱直径50mm进口：1atm，20°C的水壁面温度：100°C，壁面材质：不锈钢steel出口用出流物性参数取默认值，不做改动2）具体计算要求（前面列出的要求，这里不在列举）：l网格必须为四面体网格l网格独立性检验l选择合适的湍流模型l对流项二阶迎风格式l分析进口速度为1m/s、50m/s、100m/s和200m/s时的流动、换热（在同一套选定的网格下，进行计算），进行比较。多圆柱扰流二、物理现象分析和数学模型1、对实际问题作必要的简化，建立起相应的物理模型第46页共46页本题为二维多圆柱扰流，欲用数值方法得出

3、其中的流动情况时，可作以下简化处理：（1）水的物性为常数；（2），l=0.3m，，v=1m/s,50m/s，100m/s,200m/s时，所以流动为湍流；（3）考虑换热；（4）不考虑重力；（5）入口压强位1atm，压强较低，所以视水为不可压缩流体。通过这些假设，就把这一问题简化成为一个二维，稳态，常物性，无内热源的湍流流动问题，这就是所研究问题的物理模型。2、对所研究的物理模型建立起相应的数学描述。连续性方程：动量方程：初始条件：入口：v=1m/s50m/s100m/s200m/sP=101325PaT=293.15K壁面：T=37

4、3.15K材料为steel三、利用gambit建立网格：1、启动gambit2、创建长方形第46页共46页长方形设置对话框3、画圆柱顶面圆面设置对话框4、圆面的复制与平移圆面的复制与平移对话框第46页共46页5、将长方形平面与圆面整合成一个平面长方形平面与圆面的整合对话框6、网格的设置网格设置对话框第46页共46页设置好的网格7、设置边界类型边界类型对话框四、利用fluent2D求解器进行求解1、启动fluent并设置2D求解器2、读入网格文件并检查网格a、读入网格文件第46页共46页b、检查网格单击grid/check命令第46页

5、共46页c、检查网格数量。单击grid/info/size，可得网格数位97744.3、确定单位长度mm单击grid/scale第46页共46页点击对话框中scale即可4、显示网格。单击菜单栏中的Display/Grid可得下图对话框点击对话框中Display，即可得网格图形第46页共46页网格显示图5、选择计算模型a、选择基本求解器。单击Define/Models/Solver命令，弹出Solver对话框，在Time下选Unsteady，单击OK，关闭对话框b、选择其他计算模型。但击Define/Models/Viscous命令

6、，弹出ViscousModel对话框，计算Re数，u1=1m/s时，；u2=50m/s时，；u3=100m/s时，；u4=200m/s时，。均为湍流在Model选项中选k—epsilon，弹出如下图对话框，保持默认设置，点击OK按钮关闭对话框。第46页共46页6、启动能量方程。单击Define/Models/Energy弹出对话框，选中EnergyEquation，点击OK按钮关闭对话框7、设置操作环境。单击Define/OperatingConditions，弹出对话框，保持默认，单击OK关闭对话框。第46页共46页操作环境设置对

7、话框6、定义流体的物理性质。单击Define/Meterials弹出Meterials对话框，本题流体为水，水的物理性质通过下列操作来进行。Meterials对话框单击对话框中的FluentDatabase按钮，弹出FluentDatabase第46页共46页Meterials对话框，在FluentFluidMeterials下拉列表中选择Waterliquid选项，单击Copy按钮，即可把水的物理性质从数据库中调出，单击Close按钮，关闭对话框。6、设置边界条件。设定物质的物理条件后，要对边界条件进行设置。单击Define/Bo

8、undaryConditions命令，弹出BoundaryConditions对话框，对计算区域的边界进行具体化设置。a、设置流体区域。在Zone列表框中选Fluid，在Type中单击Fluid，弹出Fluid对话框，在Meteria