数值模拟步骤Word下载.docx

1、其主要用途是对流态进行数值仿真模拟计算，因此，CFD技术的用途十分广泛，可用于传质、传热、动量传递及燃烧等方面的研究。流体机械的研究中多用CFD方法对分离器进行仿真模拟，其基本应用步骤如下：1） 利用Gimbit进行前处理a. 根据分离的形状、结构及尺寸建立几何模型；b. 对所建立的几何模型进行网格划分；2） 利用Fluent进行求解a. 确定计算模型及材料属性；b. 对研究模型设置边界条件；c. 对前期设置进行初始化，选择监视器，进行迭代计算；3）利用Fluent进行后续处理，实现计算结果可视化及动画处理。上述迭代求解后的结果是离散后的各网格节点上的数值,这样的结果不直观。因此需要将求解结果

2、的速度场、温度场或浓度场等用计算机表示出来，这也是CFD 技术应用的必要组成部分。利用CFD方法进行仿真模拟可以对分离器的结构设计及参数选择作出指导，保证设计的准确度，也可以为分离器样机的试验提供理论参考。由于CFD仿真模拟的广泛使用及其重要性，国内外很多学者，如Mark D Turrell、M.Narasimha、师奇威等都对其进行了研究，尤其是A.F. Nowakowski及Daniel J.SUASNABAR等人对CFD技术在旋流器模拟方面的应用做了详细的介绍，这些工作对CFD技术的发展起到了积极的促进作用。2、控制方程流体流动要受物理定律的支配，基本的守恒定律包括：质量守恒定律，动量守

3、恒定律、能量守恒定律。如果流动处于湍流状态，系统还应要遵守附加的湍流输运方程。1、基本假设（1）鉴于我国各主力油田采出液含水已达到80以上，故以水代替采出液进行分析计算；天然气的主要成分是是甲烷，故采用甲烷的替代天然气的性质；（2）在工作状态下，流动不随时间变化，流动为稳态；（3）水在管内的流动可以简化成二维流动；（4）不考虑温度的影响，服从绝热流动基本方程。2、基本控制方程（1）连续性方程在直角坐标系下的质量守恒方程又称连续性方程： （1-1）（2）动量方程： （1-2）式（1-1，1-2）中u为流体速度，下标i表示方向，上标“”表示脉动值，上标“-”代表对时间的平均，为动力粘度，p为流体微

4、元体上的压力。由于RNG k-模型在工程流场计算中具有诸多优势，故对结构内部的数值模拟采用RNG k-模型进行。RNG k-模型是改进的标准k-模型，其原理是用紊动能k和紊动能耗散率来表示流体湍流粘性系数，而流体的有效粘性系数即是流体分子粘性系数和湍流粘性系数之和。k方程和方程分别为： （1-3） （1-4）其中： （1-5）RNG k-模型通过修正湍流粘度，考虑了平均流动中的旋转和旋流流动情况，在方程中增加了一项，从而反映了主流的时均应变率Eij，这样，RNG k-模型中产生项不仅与流动有关，而且在同一问题中也还是空间坐标的函数。故RNG k-模型可以更好的处理高应变率及流线弯曲程度较大的流

5、动。3、网格划分借助gambit软件对直管段划分结构网格，对非直管段划分非结构网格。四种结构的网格划分如图所示： 结构一 结构二结构三 结构四5、模型的选择及边界条件的确定 应用多相流中的欧拉模型；控制方程采用RNG k-模型；入口边界条件设置为速度入口，出口边界条件设置为自由出流；由于入口两相中含夜体积分数极小，湍动粘度影响远大于重力，固忽略重力的影响；湍流强度设置为10%,水力直径为圆管内流道截面直径。6 模拟结果分析6.1 结构一的模拟1）入口流速3m/s,液相体积分数分别为：0. 001%、0.003%、0.005%三种情况气相浓度场分布如图所示：三种情况速度场分布如图所示：2）固定液相浓度为0.003%,变入口速度分别为：1m/s、3m/s、5m/s。气相浓度场分布如图所示：三种情况速度场分布如图所示6.2 结构二入口流速3m/s,液相体积分数分别为：0. 001%、0.003%、0.005%。6.3 结构三：6.4 结构四 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）