FLUENT系列资料8之管内层流流动数值计算

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1、管内层流流动数值计算问题描述流体在水平圆管内流动，管径D=0.2m管长L=8m.入流速度Vin=1m/s截面上速度认为一致，密度ρ=1kg/m3粘性系数µ=2x10-3kg/(ms).雷诺数其中，Vavg=1m/s为入口平均速度,应用FLUENT求解。绘制中心速度，以及壁面摩擦系数，出口处的速度分布。最后，验证结果。初步分析我们期望边界层在入口处生长，然后，不断增加，直至两边相交于管中心线（管子足够长）。此时，管段进入充分发展段，在轴向上速度没有变化。如下图。在充分发展区，我们可以由控制方程得到封闭解。我们会把结果与计算解相比较。本题涉及到：一、利用GAM

2、BIT建立水平圆管计算模型（1）在GAMBIT中画出水平圆管的图形；（2）在面内创建网格；（3）定义边界类型；（4）为FLUENT5/6输出网格文件。二、利用FLUENT-2D求解器进行求解（1）读入网格文件；（2）确定流体材料及其物理属性；（3）确定边界类型；（4）计算初始化并设置监视器；（5）利用图形显示方法观察流场一、在GAMBIT中创建点、线、面运行GAMBIT，选择求解器为FLUENT5/6首先利用轴对称图形，我们创建四个节点。然后连接各相邻节点，形成矩形。形成面。创建节点操作：>VertexCommandButton>CreateVertex进

3、入界面：x:输入0；y:输入0；z:输入0.ClickApply.便创建了vertex.1(0,0,0)点。重复操作，创建：Vertex2:(0,0.1,0)；Vertex3:(8,0.1,0)；Vertex4:(8,0,0)二维问题，Z轴省略默认为赋值为0。操作：GlobalControl>FittoWindowButton可以查看整个图形，如下：将节点连成线操作：>EdgeCommandButton>CreateEdge选择矩形的两个点，点击Apply。重复以上操作，得到一个矩形：操作：>FaceCommandButton>FormFace按下SHIF

4、T键，鼠标点击每条边线，释放SHIFT键，则边线被选取，另外也可用以下方法进行操作：点击Edges右边的箭头：调入EdgeList窗口：点击ALL，选择所有边线，如下图。然后点击Apply应用。面的创建过程完成。二、创建网格操作：>EdgeCommandButton>MeshEdgesShift-点击，选取两个垂直线，在MeshEdges窗口中选择IntervalCount，在左边组合框里输入，将间隔定为5.点击Apply.（结果如下图所示）重复上述步骤，对水平线进行节点分布设置，间隔值选择为100.创建面上的网格操作：>FaceCommandButton

5、>MeshFacesShift+鼠标左键选取面，点击Apply.三、设置边界类型我们假定，左边界为管道入口，右边界为管道出口，上边界为管壁，下边界为对称轴。操作：>SpecifyBoundaryTypesCommandButton打开SpecifyBoundaryTypes窗口，在Entity下方，点击Edges,Shift+左键选择左边界，在Name旁边,输入inlet.在Type里,选择VELOCITY_INLET.点击Apply.重复操作，对其他边线进行定义，详细名称和类型如下：EdgePositionNameTypeLeftinletVELOCIT

6、Y_INLETRightoutletPRESSURE_OUTLETTopwallWALLBottomcenterlineAXIS操作完成后，将会得到下面的结果：保存和输出网格文件操作：MainMenu>File>SaveMainMenu>File>Export>Mesh...因为本例为一二维网格，所以选择输出2dMesh，将文件命名为pipe。四、在FLUENT中建立模型运行Fluent并读入网格文件操作：File>Read>Case...找到pipe.msh文件.网格检查和显示操作：Grid>Check此时，如果有错误则会显示。确保没有任何错误报告。然后

7、，检查网格数操作：Grid>Info>Size将会出现以下数据：显示网格：点击Display>Grid...确保5个选项全部选中，然后，点击Display.可以利用鼠标缩放图像调节大小。建立计算模型操作：Define>Models>Solver在Space下，选择Axisymmetric；solver应用segregated,formulation选择隐式implicit,再选中steady和Absolute,点击OK.操作：Define>Models>Viscous默认为层流，因此，在此项操作中，无需作任何改变，点击Cancel.操作：Define>Mo

8、dels>Energy本例中，我们不需作温度场，所以，能量方程不必