尚择优选管道流体仿真教程.docx

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尚择优选管道流体仿真教程

两相流管道仿真教程

利用FLUENT对两相流管道内流场进行数值仿真，有如下步骤：

1，利用Gambit软件，打开软件界面如下图：

2，建立模型的几何文件：

直接建体模型，如下图所示，管道圆柱形，长为5000mm，半径为500mm

3，划分边界层网格：

设置边界层首层厚度为2mm，其增长比率为1.2，层数为4，选择边界层施加面为face2，即为管道圆柱面

4，划分体网格：

对管道实体进行网格划分，可以直接对其进行体网格划分，选择管道实体volume.1，其他设置如下图所示，网格的IntervalSize可以设置为10，点击Apply

划分出的管道体网格以及边界层网格如上图所示

5，设置入口边界条件，设置进口名称为Inlet，类型为速度进口，面为Face.1，具体设置如下图所示：

6，设置壁面边界条件：

边界名称为Wall，类型为wall，面选择为face.2，如下图所示：

7，设置出口边界条件：

名称为out，类型为自由出流边界outflow，面设置为face.2，如下所示：

8，输出网格文件：

如下图所示

9，打开FLUENT软件，进行计算设置：

首先设定单位为mm，如下图所示：

10，设置操作环境，操作压强为101325帕，设置重力加速度为Y向为-9.81

11，设置两相流模型：

选取混合相模型，这里将固体颗粒相当做欧拉相进行研究，相数位2，如下图所示：

12，选择湍流模型，根据管道模拟的实际情况，选取S-A湍流模型

13，设置仿真材料，定义液相材料为水，参数为默认

14，设置固体颗粒相计算材料，具体设置参数如下图所示：

得到的材料栏的设置情况为

15，对相进行设置，主相位水，选择材料为液态水，如下图所示：

第二相为固体颗粒相，设置如下：

16，设置两相之间的相互作用，采用默认设置，如下图所示：

17，设置进口边界条件，如下图所示，类型为速度入口，此处也可以更改为其他的边界类型。

注意此处的相定义的是混合相

设置速度入口边界如下，更改水力直径为1000mm，即为入口的直径值。

18，设置主相的进口边界如下，相改为水

设置进口处主相水的速度矢量为0.5m/s，

19，设置第二相的进口边界如下，相改为颗粒

对颗粒相的速度进口进行设置，速度值设置与液相一致，也为0.5m/s，另外要设置进口处的颗粒相的体积分数，体积分数为0.6，体积分数设置如下图所示：

20，出口边界条件设置。

水力直径为1000mm，设置如下：

21，设置壁面边界条件。

壁面粗糙度与粗糙高度均设为0.5

22，设置求解方案。

压力-速度耦合方式采用SIMPLE算法，压力相采用标准离散，动量与湍动能采用二阶迎风格式，体积分数采用一阶迎风格式。

23，设置残差曲线监视器。

设置的参数如下，为了得到更为精确的结果，降低收敛绝对精度为0.0000001。

24，进行流场初始化。

计算从流场入口开始，点击Initialize，得到的结果如下：

25，设置迭代步数。

本例设置迭代1000即可

30，进行计算，观察迭代收敛曲线：

31，进行结果后处理：

下图为出口处的速度矢量分布云图

下图为出口截面颗粒相的体积分数分布云图

下图为出口处固液两相混合物密度分布图