本案例演示Polyflow中瞬态计算问题设置流程。

1 案例描述

计算模型如下图所示，计算牛顿液体通过圆柱管的瞬态非等温流动。管道入口体积流量Q在1秒的时间间隔内从10-3 cm3/s增加到1 cm3/s，温度为200摄氏度。计算中不考虑介质沿壁面滑移。圆柱管半径为0.1厘米，高度为5厘米。

流体介质粘度遵循Bird-Carreau模型，参数包括：

粘温特性遵循Arrhenius模型，参数包括：

介质其他参数包括：

计算模型如下图所示。

时间相关的边界条件采用ramp函数进行描述。

2 Polyflow设置

2.1 创建Task

• Read a mesh file: trans.msh

• Create a new task: 2-D axisymmetric, time dependent

• Create a sub task: Generalized Newtonian non-isothermal flow problem

• Domain: whole mesh

2.2 设置材料参数

• 点击选项Material data打开材料设置面板

• dependence on the shear rate: Bird-Carreau law

• fac = 1E5

• tnat = 10

• expo = 0.4

• facinf = 0

• dependence on the temperature: Arrhenius law

• alfa = 2000

• talfa = 200

• t0 = -273

• Density: ρ = 1

• Inertia taken into account

• No gravity field.

• Conductivity: k = 0.5E5

• Heat capacity: Cp = 2E7

• Viscous heating taken into account

• Average temperature: T = 200

2.3 设置流动边界条件

• 点击选项Flow boudnary conditions打开流动边界条件设置面板

• BS 1: Inflow Q = 1 (automatic, volumetric)

• with EVOL on Q: f(t) = ramp function

• where a=0.0， b=0.001，c=1，d=1

• BS 2: Vn = Vs = 0

• BS 3: Outflow: zero normal force

• BS 4: Axis of symmetry

2.4 设置热边界条件

• 点击选项Thermal boundary conditions打开热边界条件设置面板

• BS 1: Temperature imposed: T = 200

• BS 2: Insulated boundary

• BS 3: Outflow

• BS 4: Axis of symmetry

2.5 设置插值

• 点击选项Interpolation打开插值算法设置面板，保持默认设置即可

• Coordinates: linear

• Velocities: quadratic

• Pressure: linear

• Temperature: quadratic

• No upwinding.

• Newton iterations.

2.6 设置数值参数

• 双击模型树节点Numerical parameters打开数值参数设置面板，如下图所示

• 点击选项Modify numerical parameters for iterations，设置max. number of iterations = 10

• 点击选项Modify the transient parameters设置瞬态计算参数

• initial time = 0 s.

• final time = 10 s.

• initial time step = 1e-03 s.

• minimum time step = 1e-04 s.

• maximum time step = 0.5 s.

• max. number of steps = 50.

• time integration scheme: implicit Euler

设置完毕后如下图所示。

2.7 Output

• 鼠标双击模型树节点Output打开输出设置对话框，如下图所示

• Triggering: every 10 steps

• Default output : CFD-Post

• System of units for CFD-Post: metric_cm/g/s/A+Celsius

• 保存文件并开始计算。

3 计算结果

可以查看保存的各时刻温度。下图为不同时刻温度分布（图中只显示了顶部位置）。

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道