基于_FLUENT的溷合器内部流场数值模拟

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1、基于FLUENT的混合器内部流场数值模拟文媛媛（武汉理工大学汽车学院，湖北武汉430070）【摘要】木文介绍了FLUENT软件的主要特点及其在冷热水混合器内的应用情况。通过使用FLUENT软件的标准k-€湍流模型对冷热水混介器进行三维数值模拟，分析其内部流场变化情况。通过模拟，能真实反映混合器内部的复杂流动，为混合器的设计和改进捉供理论依据。【关键词】CFDFLUENT冷热水混合器标准k-£湍流模型NumericalSimulationofInnerFlowinMixtureBasedonFLUENTWENYuanyuan(AutomotiveDep

2、artment,WuhanUniversityofTechnology,WuhanHubei430070)Abstract：ThispaperintroducesthemainfeaturesoftheFLUENTsoftwareanditsapplicationinthehotandcoolwatermixture.The3・Dhotandcoolwatermixturewassimulatednumericallybythestandardk-eturbulentmodelinFLUENTandanalyzedthechangesinintern

3、alflowfield.Thesimulationreflectsthecomplexflowinhotandcoolwatermixture,atthesametime,whichprovidesatheoreticalbasis.Keywords：CFD；FLUENT；hotandcoolwatermixture；standardk-£；turbulentmodelo引言T程热水恒温混合器，是为适应中央热水工程向大型化、自动化和人性化发展的技术耍求而研发的，是为太阳能热水工程和各种生活热水供水系统专门配套的一种全H动洗浴水恒温控制设备。广泛适用于

4、宾馆、饭店、学校、医院、厂矿、机关及洗浴中心、游泳池等人屮小型生活热水系统。由于混合器的广泛应用，混合器内的各个流场也受到内流研究者的广泛关注。1FLUENT软件简介FLUENT是美国FLUENT公司开发的集流场、燃烧和热、质量传输以及化学反应于一体的商业CFD软件，也是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。⑴白其上市以来，在全球众多的CFD软件开发研究厂商中，FLUENT软件占有最大的市场份额。独特的优点使FLUENT在水利船舶、材料加工、燃料电池、航空航天、旋转机械、噪声污染、核能与动力等方血均有广泛应用。⑵FLUENT软件的最人特点是具有专

5、门几何模型制作软件Gambit模块，并可以与CAD连接使用，同吋备有很多附加条件和附加方程添加接口，使用了目前较先进的离散技术和计算精度控制技术，如多层网格法、快速收敛准则以及光滑残差法等，数学模型的离散化和软件计算方法处理较为得当。实际应用小发现，该软件在模拟单和流动或进出口同向或反向流动时，可以得到较好的模拟计算结果，且具有一定的计算精度。FLUENT软件包主要具有常用的6种湍流数学模型、辐射数学模型、化学物质反应和传递流动模型、污染物质形成模型、相变模型、离散相模型、多和模型、流团移动模型、多孔介质、多孔泵模型等。FLUENT软件的核心部分是纳

6、维-斯托克斯(Navier-Stokes)方程组的求解模块。用压力校正法作为低速不可压流动的计算方法，包括SIMPLE、SIMPLECsPIS0三种算法,采用有限体积法离散方程，其计算粹度和稳定性都要优于传统编程中使用的冇限差分法。而对可圧缩流动采用耦合法，即将连续性方程、动量方程以及能量方程联立求解。FLUENT软件主耍由前处理、求解器以及后处理3大模块组成。采用自行研发的GAMBIT前处理软件來建立儿何形状及牛•成网格，然后由FLUENT进行求解。FLUENT软件主要包括一下几个部分：(1)FLUENT6.0—基于非结构化网格的通用CFD求解器，

7、是用有限元法求解不可压缩流及屮度可压缩流流场问题的软件:(2)GAMBIT—面向CFD的几何建模和网格生成软件，冃前是CFD分析中最好的前査处理器；(3)FIDAP—基于有限元方法的通用CFD求解器；⑷prePDF—用于模拟PDF燃烧过程；(5)TGrid—专用的网格牛成软件。从以上介绍中口J以看出，FLUENT软件可用于求解在复朵物理结构下的流体运动及热传输问题。其基于CFD软件群的思想，针对各种复杂流动的物理现象，采用数值解法,以期在计算速度、稳定性和精度等方面达到优化组合，从而高效地解决各个领域的复杂流动计算问题，模拟流动、传热和化学反应等物理

8、现彖。2控制方程和数值模拟2.1控制方程与标准k-£湍流模型本文主要分析冷水和热水分别占混合器的两侧沿水平切