本案例利用Fluent计算管道中湍流流动压降。

1 案例描述

本案例计算空气流经光滑的水平管道，管道长度2m，半径0.002 m，空气密度1.225 kg/m3，粘度1.7894e-5 kg/m-s，管道入口速度50 m/s，出口压力 0 Pa。计算管道的压降。

采用轴对称模型。入口采用速度边界，50m/s；出口为压力出口，静压 0Pa；采用稳态求解。

湍流模型采用SST k-omega模型， 为保证Y+=1，采用Y+计算器可得第一层网格高度约为5e-6m，径向采用32层网格节点，轴向网格尺寸0.0005m。

2 案例验证

流经管道的雷诺数：

为湍流流动，采用布拉休斯公式计算摩擦系数（F. M. White. Fluid Mechanics(7nd ed). P366页）

则压力降：

3 介质参数

• 密度：1.225 kg/m3

• 粘度：1.7894e-5 kg/m-s

3 Fluent计算设置

采用2D轴对称模型进行计算。

• 以2D、Double Precision模式启动Fluent

3.1 General设置

• 鼠标双击模型树节点General，右侧面板激活选项Axisymmetric采用轴对称模型

3.2 Models设置

• 右键选择模型树节点Models > Viscous，点击弹出菜单项Model → SST k-omega激活SST k-omega湍流模型

6.3 Materials设置

• 鼠标双击模型树节点Materials > Fluid > air弹出材料属性设置对话框

• 如下图所示，设置Density为1.225 kg/m3

• 设置Viscosity为1.7894e-5 kg/m-s

• 点击按钮Change/Create修改参数

6.4 Boundary Conditions

1、inlet

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > inlet弹出设置对话框，选择设置Axial-velocity为udf vel_profile，其他参数默认设置，点击OK按钮关闭对话框

2、outlet

• 右键选择模型树节点Boundary > outlet，点击弹出菜单项Type → pressure-outlet设置边界类型为压力出口，其他参数保持默认设置

6.5 Methods

• 鼠标双击模型树节点Methods，右侧面板如下图所示进行设置

6.6 Controls

• 鼠标双击模型树节点Controls，右侧面板如下图所示进行设置

6.8 Monitor

• 双击模型树节点Monitors > Residual，弹出设置对话框，如下图所示，设置残差标准为0.000001

6.9 Initialization

• 右键选择模型树节点Initialization，点击弹出菜单项Initialize进行初始化

6.10 Run Calculation

• 鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板如下图所示，设置Number of Iterations为5000

• 点击按钮Calculate开始迭代计算

计算在64步收敛到1e-6，计算总耗时2分48秒（至强12核，内存16 G 计算 ）。残差如下图所示。

7 计算结果

• 统计进出口总压

• 点击按钮Compute计算得到进出口总压

可到压降为23849.643-1585.6728=22263.97 Pa，相对误差-0.4575%。

注：加密网格有助于提高计算精度。

案例文件：

链接：https://pan.baidu.com/s/1-mndxu2qY-jOlxb1Q3FpYA 
提取码：v789

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