Fluent在混合弯头中的流体流动和传热分析

在混合弯头中的流体流动和传热分析

本例模型请关注公众号，CAE备忘录，回复elbow可获得。

问题描述：

有一温度为293.15K的流体从管道直径为100mm入口进入，并与从管道直径为25mm入口进入温度为313.15K的流体进行混合，预测两股流体混合后的流动情况和温度分布情况。

创建Fluent 分析系统：

打开workbench17.2，将Fluid Flow(Fluent)单击左键拖入空白处（也可以双击），选择Save，将文件保存到制定目录下（保持良好习惯）。这时候在Files 窗口中就会出现一些文件。之后你进行其他操作产生的文件，经过保存都会出现在这个窗口。

划分网格：

几何模型自行建模，如果用其他三维软件，可以导入X_t或者stp格式文件。导入几何模型之后，双击A3栏的Mesh，进入网格划分界面。

首先，为每个面进行命名，选择面并右键选择Create Named selection，对应名称为，进口命名为inlet_large和inlet_small，出口命名为pressure_outlet，壁面命名为wall，对称面命名为Symmetry，这样命名可以方便在Fluent中设置边界条件。

命名完成之后，在mesh上右键选择size，选择整个体，在Element Size处填入0.006m，如果要设置膨胀层，则单击Mesh，在下方Details of Mesh 中选择inflation设置膨胀层各个参数（这里也可以不用设置），将Use Automatic Inflation 改为 Program Controlled。最后在Mesh上右键选择generate mesh，这时网格已经划分完毕，将网格划分界面关闭，在Project schematic中的mesh右键选择update.

Fluent 设置：

在Project schematic中，双击setup，出现如下界面，可以选择单精度还是双精度，可以选择单核计算还是并行计算，选择完毕后，点击OK。

进入Fluent 界面中，首先进行检查模型，Setting Up Domain >Mesh>Check，检查几何是否存在负体积，任何错误信息都会在控制台显示出来，注意留意。

然后选择压力基（pressure-base），然后本实例是稳态所以选择steady，其他保持默认。点击Models，因为涉及温度传导，所以需要将Energy激活，点击Viscous，在Model中选择k-epsilon，在k-epsilon Model中选择Standard，在Near-Wall Treatment中选择Enhanced Wall Treatment，其他保持默认。

点击Setting Up Physics> Materials>Create/Edit...，创建一个名称为water的材料，材料属性为，Density=1000 kg/m3，Specific heat=4216 J/(kg*K)，Thermal Conductivity = 0.677 W/(m*K)，Viscosity=8e-04 kg/(m*s)。如果常见的材料，在Fluent Database中也可以找到。

设置流体域，在Cell Zone Condition中选择流体域，将材料改为water,其他不用改变。

设置边界条件，首先设置进口条件：

另一进口条件是：

出口条件：

其他边界条件保持默认。

设置求解方法，打开Solution Methods任务界面，设置如下所示，求解控制保持默认。

点击Solving → Reports → Residuals...设置残差标准，确保Plot被选上，其他保持默认。

初始化模型Solving>Initialization，初始化方法保持混合初始化。

设置步数为300.点击Calculate即可计算

后处理操作，Postprocessing >Graphics >Contours>Edit...，将Filled勾选，在Contours of中选择Velocity，在Surface中选择symmtry，点击Display。

另外温度的云图：