FLUENT实例分析：冷热空气三通混合效果展示

1 前言

本案例来自于如下的工程实际，母管内径为Φ30mm，支管内径Φ17mm。母管内走的是高温空气，支管内走的是低温空气，两者连接处下游有个弯曲半径25mm弯头，弯头以上16mm是测温点。现场发现测得的温度偏低，这很显然最可能的原因就是冷热气流混合不均匀造成的。今天，我们用FLUENT对该问题进行一下模拟。

2 网格划分

采用FLUENT meshing模块划分多面体网格，节点数42.8万，最小正交质量0.6。

3 边界条件

支管入口空气速度2m/s，温度26.85℃；母管入口空气流速6m/s，温度300℃。这里为了简化问题不考虑温度对空气物性参数的影响，实际上这么高的温度下需要考虑该因素。

不考虑壁面的热传递，设置为绝热壁面。

4 计算结果

首先计算一下充分混合后的温度，也是工艺需要达到的温度以及热电偶测得的温度为273.9℃。

看一下管道壁面的温度情况，可以看出混合处下游区域温度梯度很大。

提取测温点的截面温度如下，其中黑线代表测温探头可能的位置所在。可以看出测温探头若位置不合适则测得的温度将偏离工艺值，根本原因归咎于测温点距离混合点太近，气体还没有充分混合好。

提取测温探头可能所处位置的温度曲线，红色为目标温度值，可以看出由于混合不好，很难测得准确的工艺温度值。该管道布置非常不合理，要么在下游更远处测量，或者混合点下游设置一个气体混合器加强混合效果，具体做法根据实际情况而定。

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