FLUENT管道内逆流冷却模拟

本教程演示了逆流换热器内的流体流动和传热问题的设置和求解。

 1     启动Workbench并建立分析项目 

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 2019→Workbench命令，启动Workbench 2019，进入ANSYS Workbench 2019界面。

（2）双击主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）选项，即可在项目管理区创建分析项目A。

 2     导入几何体 

（1）在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse命令，此时会弹出“打开”对话框。

（2）在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入几何体文件。

 3     划分网格 

（1）双击A3栏Mesh项，进入Meshing界面，在该界面下进行模型的网格划分。

（2）右键壳体入口平面，在弹出的快捷菜单中选择Create Named Selection，输入名称water inlet，water outlet，oil inlet和oil outlet，单击OK按钮确认。

（3）同步骤（2）创建water wall，oil wall和inner pipe。

（4）选择内部管道和外部管道，分别命名为oil fluid，water fluid。

（5）右键单击模型树中Mesh选项，选择快捷菜单中的Generate Mesh选项，开始生成网格。

（6）网格划分完成以后，单击模型树中Mesh项可以在图形窗口中查看网格。

（7）执行主菜单File→Close Meshing命令，退出网格划分界面，返回到Workbench主界面。

（8）右键单击Workbench界面中A3 Mesh项，选择快捷菜单中的Update项，完成网格数据往Fluent分析模块中的传递。

 4     定义模型 

（1）双击A4栏Setup项，打开Fluent Launcher对话框，单击OK按钮进入FLUENT界面。

（2）单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板。在SolverTime中选择Steady。

（3）在模型设定面板Models中双击Energy按钮，弹出Energy（能量模型）对话框，勾选Energy Equation，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（4）在模型设定面板Models中双击Viscous按钮，弹出Viscous Model（湍流模型）对话框，在Model中选择Realizable k-epsilon(2eqn)，在Near-Wall Treatment中选择Scalable Wall Functions，单击OK按钮确认并关闭对话框。

 5     设置材料 

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，弹出Create/Edit Materials（材料）对话框。单击Fluent Database按钮弹出Fluent Database Materials对话框，选择water liquid单击Copy按钮确认。

（2）创建新物质oil。density输入872，Cp输入2131，Viscosity输入0.0325。

 6     设置操作条件 

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Cell Zone Conditions面板。设置外部管道内材料为水，内部管道内材料为油。

 7     边界条件 

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

（2）在边界条件面板中，设置water inlet的边界类型为mass-flow inlet，Mass flow rate输入0.3，在Thermal选项卡中，Temperature输入293，单击OK按钮确认退出。

（3）同步骤（2）设置oil inlet，Mass flow rate输入0.01，在Thermal选项卡中，Temperature输入423，单击OK按钮确认退出。

（4）将water outlet和oil outlet的边界类型设置为outflow。

（5）在边界条件面板中，设置oil wall，Thermal Conditions选择Convection，Heat Transfer Coefficient输入20，Free Steam Temperature输入303，勾选Shell Conduction，Wall Thickness输入0.001，单击OK按钮确认退出。

（6）设置inner pipe的边界类型为wall，Thermal Conditions选择Couple。

 8     初始条件 
（1）单击主菜单中Solve→Initialization按钮，弹出Solution Initialization（初始化设置）面板。

Initialization Methods中选择Hybrid Initialization，单击Initialize按钮进行初始化。

 9     计算求解 

（1）单击主菜单中Solve→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。

在Number of Time Steps中输入500，单击Calculate开始计算。

 10     结果后处理 

（1）双击A6栏Results项，进入CFD-Post界面。

（2）显示温度云图。