计算流体力学——多圆柱扰流过程计算报告

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1、计算流体力学原理及应用课程大作业专业年级10级热动姓名学号彦潇云授课教师机电学院热能动力系二○一三年六月一、题目：多圆柱扰流1）计算对象结构及参数（二维）400300075u50075100100500图中长度单位：mm，圆柱直径50mm进口：20°C的水，把水的导热系数改为30W/mK.壁面温度：300°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）：网格必须为四面体网格网格独立性检验选择合适的湍流模型对流项二阶迎风格式分析进口Re数为1000，5000，500

2、00时的流动、换热（在同一套选定的网格下，进行计算），进行比较。二、流体网格画制由于前部分流段（-500mm

3、流体雷诺数逐渐增大，流体从层流逐渐过渡到紊流。数学模型：1）已知进口Re数为1000，5000，50000，查取资料可知20℃温度的水的运动粘度v=1.006×106m2/s，则根据Re=ulv计算出流体进口流速分别为u1=0.02012m/s、u2=0.1006m/s、u3=1.006m/sRe：雷诺数u：流体流速l：扰流圆柱特征尺寸v：流体（水）的运动粘度2）控制方程能量方程：根据系统可知，此运用的是内部强制对流传热，则：当流动为层流时Nuf=RefPrfld13(ηfηw)0.14当流动为紊流时Nuf=0.023Ref0.8

4、Prf0.4Prf：普朗特数Nuf：努塞尔数二、当Re=1000<2300时根据控制方程及题设条件，设置流体为层流稳态导热，流体入口温度为293.15K，流速为u1=0.02012m/s，运动粘度ν=1.006×106m2/s，固体壁面温度为573.15K。具体设置步骤如下：1.打开Fluent软件，将网格导入Fluent，并进行网格独立性检验；2.修改单位，将图形尺寸单位改为mm；3.将其设置为稳态流动；4.设置能量方程；5.设置为层流；6.把流体更改为水，并将水的导热系数改为30W/mK，运动粘度改为1.006×10-6m2/

5、s；7.把固体壁面更改为不锈钢steel；8.更改边界条件，将整体设置为水；9.设置边界条件，将入口inlet的流速设置为0.02012m/s，温度设置为293.15K；10.设置边界条件，将壁面wall1、wall2、wall3温度设置为573.15K，壁面材料设置为steel；11.设置对流项二阶迎风格式；12.以入口inlet进行初始化；13.开启监视窗口，并更改计算精度；14.将迭代次数设置为8000次；所得现象如下：-500

6、度图一、当Re=5000>2300时根据控制方程及题设条件，设置流体为层流稳态导热，流体入口温度为293.15K，流速为u2=0.1006m/s，运动粘度ν=1.006×10-6m2/s，固体壁面温度为573.15K，具体设置步骤与Re=1000时类同。不同之处如下：1.设置边界条件，将入口inlet的流速设置为0.1006m/s，温度设置为293.15K；2.设置为紊流3.设置迭代次数为5000次；所得现象如下：1200

7、e=50000>2300时根据控制方程及题设条件，设置流体为层流稳态导热，流体入口温度为293.15K，流速为u1=1.006m/s，运动粘度v=1.006×106m2/s，固体壁面温度为573.15K，具体设置步骤与Re=1000时类同。不同之处如下：1.设置边界条件，将入口inlet的流速设置为1.006m/s，温度设置为293.15K；2.设置为紊流3.设置迭代次数为4000次；所得现象如下：1200

8、验以Re=1000<2300为例，将网格数量变得稀疏之后进行模拟计算。1200