FLUENT水平管非满管流出特性模拟
正文共： 820字 15图 预计阅读时间： 3分钟1 前言今天的案例来自于工程实际，有如下的水平管，水从一端向上流进水平管，然后从另一端流出进入大气环境，由于表面张力的作用，末端水流有一个沿管壁往回的流动然后向下滴落。我们用FLUENT模拟一下这个现象。2 建模与网格这个现象完全可以简化为二维问题，创建如下的平面域，具体尺寸没有限制，近似实际即可。特别注意的是，管段出口要外沿创建外部大气域。划分四边形结构化网格，节点数约为3.2万，最小正交质量1。3 边界条件与求解设置这是一个典型的两相流界面捕捉问题，因此采用VOF模拟最为合适，主相为空气，次相为液态水。一定要开启表面张力模型，设置水的表面张力系数为0.07N/m，同时开启表面附着模型。开启重力选项。采用默认的SST-kω湍流模型。按如下设置边界条件。速度入口的次相（即液态水）的体积分数为100%，表示全部是液体流入。压力出口的回流次相体积分数为0，这一点要非常注意，像这种开放流体的模拟，基本上都会出现回流，因此要非常明确回流的是何种介质，直接影响计算结果，而且对于本案例的两相流，如果回流出现液态水，大概率会发散而报错。管壁的接触角设置为60°，要注意角度的测量位置处在第一列的介质内，对于本案例即在水这一侧，因此可以看出接触角小于90°表征的就是亲水性，角度越小，亲水性越强。以如下初始值进行瞬态初始化，对于瞬态问题，初始值是非常重要的，表示的是流场的实际初始状态。瞬态求解，实际步长0.001s。4 计算结果我们看一下水流出管末端的情形，得到了文章开头的实际现象。以下是整个水流的动画，可以看出水流道末端后并没有第一时间流出，而是等待上游页面高度达到一定值而克服管端表面张力后才流出，这一个现象也可以在实际中发现。本质上，这个问题其实涉及到的是表面张力、接触角、重力加速度、水流速度这几个关键因素，水的末端状态跟这几个因素息息相关。比如，我们将入口速度增大到0.3m/s，那么表面张力对出水沿管壁回流的作用将大大减小。来源：仿真与工程
