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Fluent验证案例16:过渡管内流动

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本案例利用Fluent计算具有相同横截面积的圆形到矩形过渡管道内流体流动。

在如下图所示几何的过渡位置,管道壁面突变引起强烈的压力驱动二次流,同时在管道侧壁附近形成一对反向旋涡。考虑到流场的对称性,本案例采用四分之一管道模型。流场监测验证界面位于入口下游23 m处,如下图所示。

本案例采用雷诺应力模型,进行稳态计算。

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Fluent设置

  • 采用3D、Double Precision启动Fluent

  • 利用菜单File → Read → Case...读取case文件duct-rsm-1.cas.gz

2.1 Genearl设置
  • 双击模型树节点General,右侧面板保持默认设置

2.2 Models设置
  • 双击模型树节点Models > Viscous,弹出对话框中选用Reynolds Stress,如下图所示

注:对于具有强烈逆压梯度流动问题,利用雷诺应力模型更合适。

2.3 Materials设置
  • 新建材料fluid,设置其密度为1 kg/m3,粘度为5.13e-6 kg/m-s,如下图所示

2.4 Cell Zone Conditions
  • 双击模型树节点Cell Zone Conditons > fluid-7,弹出对话框中设置Material Namefluid

2.5 Boundary Conditions设置
  • 双击模型树节点Boundary Conditions > velocity-inlet-2,如下图所示设置X方向速度为1 m/s

  • 确保symmetry-3及symmetry-4边界类型为symmetry

  • 确保outflow-5边界类型为outflow

2.6 Monitor
  • 鼠标双击模型树节点Monitor > Residual,弹出对话框中设置连续方程收敛残差为1e-5,如下图所示

2.7 Initialzation
  • 右键选择模型树节点Initialization,点击菜单项Initialize进行初始化

2.8 Run Calculation
  • 双击模型树节点Run Calculation,右侧面板设置Number of Iterations1000

  • 点击按钮Calculate开始计算

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计算结果

  • 过渡位置两对称面上静压分布

  • 创建line,设置其起始坐标分别为 (-1 0 0)→ (8 0 0)

  • 如下图所示,绘制压力系数沿线分布,并加载实验数据进行比较

  • 模拟值与实验值比较,如下图所示

可以看出,计算结果能够较好的吻合实验数据。

本案例参考文献:

D.O. Davis, F.B. Gessner, “Experimental Investigation of Turbulent Flow Through a Circular-to-Rectangular Transition Duct”. AIAA Journal, Vol 30, pp. 367-375, 1992

链接: 

https://pan.baidu.com/s/19nQU93DMCWqLeHLWjnQLdg 密码: aghd

案例已完,偷偷摸摸测试一下新功能:)

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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文章名称:《Fluent验证案例16:过渡管内流动》
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