本案例来自于SimCafe，利用Fluent计算湍流强制对流换热。

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问题描述

本案例计算2D模型，如下图所示。

如图所示为中间恒定热通量加热的管道， 空气以均匀的速度从左边入口流入管道。 利用FLUENT来求解管道中的速度，温度，压力和密度分布。 一些数据包括：

• 管道几何

• 管道半径：2.94e-2 m

• 管道长度：6.045 m

• 材料参数

• 粘度：1.787e-5 kg/(m s)

• 比热： 1005 J/(kg K)

• 导热系数：0.0266 W/(m K)

• 摩尔质量：28.97 g/mole

• 入口边界

• 速度：30.06 m/s

• 温度： 298.15 K

• 出口边界

• 静压：97225.9 Pa

• 壁面边界

• 加热段为 x = 1.83 m至x = 4.27 m

• 壁面热通量：5210.85 W/m2

• 环境条件

• 环境压力：98338.2 Pa

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创建几何

• 启动Workbench，添加流程Fluid Flow(Fluent)，双击A2单元格进入DM模块

• 在XY面上创建如下图所示草图

• 工具箱中Modify标签下选择Split at Select，在草图上下边上随机选择两个点，将上下边分割成三段，分割后几何如下图所示

• 利用工具箱中Constraints标签页下Equal Length工具约束上下边的长度

• 利用工具箱Dimensions标签页下工具为草图指定尺寸

属性窗口中设置其尺寸，如下图所示。

• 利用菜单Concept → Surface From Sketches，选取上面创建的草图，生成几何面

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划分网格

案例几何较为简单，采用纯四边形网格划分。

• 左右边界划分30 个网格节点

• 上下边界网格尺寸0.03 m

• 为整个面插入Face Meshing方法

如下图所示进行边界命名。

• 关闭Mesh并更新

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Fluent设置

General设置

• 激活选项Axi-symmetric

Models设置

• 激活Realizable k-epsilon湍流模型及Energy模型

Materials设置

Boundary Conditions

• 选择按钮Boundary → Operation Conditions…，设置参考压力为98338.2 Pa

• 设置边界centerline类型为Axis

• 设置边界heated_section的heat Flux为5210.85 w/m2

• 设置边界inlet的速度为30.06 m/s，设置其温度为298.15 K

• 设置边界outlet的压力为-1112.3 Pa

Methods

• 设置Pressure-Velocity Coupling为Coupling

• 激活选项Wraped-Face Gradient Correction及High Order Term Relaxation

Initialization

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

Run Calculation

• 鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板设置Number of Iterations，点击按钮Calculate进行计算

（后处理请看下篇）

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道