FLUENT大空间自由射流数值模拟实践

1 前言

射流(jet)，通常指流体从管口、孔口、狭缝射出的现象，现实中是普遍存在的流动，如送风口、水龙头、火箭发射、水上飞人等。自由射流，是指不受边壁限制的射流或者在无限空间的流体运动。今天，我们做一个自由射流的案例。

2 建模与网格

本案例为常温空气自由射流，假设射流孔径Φ26mm。建模技巧如下，由于模拟自由射流，需要一个足够大的计算域将射流孔包含其中。本案例计算域为二维轴对称模型，边界尺寸2.5m×4.5m。在射流孔口上游增加一段过渡管道，管径Φ80mm，注意射流孔要远离计算域边界。

3边界条件

按照如下方式设置边界条件，本案例采用SST k-ω湍流模型，读者朋友可以尝试用其他的湍流模型，比较计算结果的差异。入口速度0.443625m/s，对应于射流孔的速度U0=4.85m/s。

湍流边界按下图设置。

按如下设置收敛残差标准。

其他的设置采用默认即可，稳态求解。

4 计算结果

首先，我们看一下速度云图，可以看到速度的衰减过程。

这里，根据参考文献[1]提供的6个自由射流速度模型，将模拟结果于理论结果对比如下，可以到模拟结果和几个理论模型结果都较为相符。

同样，参考文献[1]的做法，将数值模拟结果和六种理论模型结果的平均值对比如下，两者偏差较小，最大相对误差约9.62%，最小相对偏差0.21%。因此，采用SST k-ω湍流模型模拟自由射流是合适的。其他的湍流模型读者朋友可以自行尝试一下。

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