FLUENT应用：波纹管内传热流动模拟实践

本教程演示了波纹管内固体域与流体域之间的流动传热问题模拟。

1     启动Workbench并建立分析项目

1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，启动Workbench 19.2，进入ANSYS Workbench 19.2界面。

2）双击主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）选项，即可在项目管理区创建分析项目A。

2   导入几何体

1）在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse命令，此时会弹出“打开”对话框。

2）在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入几何体文件。

3   划分网格

1）双击A3栏Mesh项，进入Meshing界面，在该界面下进行模型的网格划分。

2）右键选择流体域进出口边界，在弹出的快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，输入名称inlet和outlet，单击OK按钮确认。

3）右键选择固体域的内壁面和内壁面上的凸点，在弹出的快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，输入名称pipewall和dimpled_potrusions，单击OK按钮确认。

4）右键单击模型树中Mesh选项，选择快捷菜单中的Generate Mesh选项，开始生成网格。

5）网格划分完成以后，单击模型树中Mesh项可以在图形窗口中查看网格。

6）执行主菜单File→Close Meshing命令，退出网格划分界面，返回到Workbench主界面。

7）右键单击Workbench界面中A3 Mesh项，选择快捷菜单中的Update项，完成网格数据往Fluent分析模块中的传递。

4   定义模型

1）双击A4栏Setup项，打开Fluent Launcher对话框，单击OK按钮进入FLUENT界面。

2）单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板。在SolverTime中选择Steady，勾选Gravity，在Y中填入-9.81m/s2。

3）在模型设定面板Models中双击Energy按钮，弹出Energy（能量模型）对话框，勾选Energy Equation，单击OK按钮确认并关闭对话框。

5    设置材料

1）单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，弹出Create/Edit Materials（材料）对话框。单击Fluent Database按钮弹出Fluent Database Materials对话框，选择water liquid单击Copy按钮确认。

2）同（1），选择固体材料铁。

6    设置操作条件

1）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Cell Zone Conditions面板。设置管道材料为铁，内部流体材料为水。

7    边界条件

1）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

2）在边界条件面板中，双击设置inlet，Velocity Magnitude填入0.001，单击OK按钮确认退出。

3）在边界条件面板中，双击设置dimple_potrusions，在Thermal选项卡中，Thermal Conditions选择Temperature，Temperature输入320，Material Name选择steel，单击OK按钮确认退出。dimple_potrusions-shadow设置同dimple_potrusions。

4）在边界条件面板中，双击设置pipewall，在Thermal选项卡中，Thermal Conditions选择Coupled，Material Name选择steel，单击OK按钮确认退出。pipewall-shadow设置同pipewall。

5）在边界条件面板中，双击设置wall-pipe，在Thermal选项卡中，Thermal Conditions选择via System Coupling，Material Name选择steel，单击OK按钮确认退出。

8    初始条件

1）单击主菜单中Solve→Initialization按钮，弹出Solution Initialization（初始化设置）面板。

Initialization Methods中选择Hybrid Initialization，单击Initialize按钮进行初始化。

9   计算求解

1）单击主菜单中Solve→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。

在Number of Time Steps中输入200，单击Calculate开始计算。

10   结果后处理

1）双击C4栏Results项，进入CFD-Post界面。

2）单击任务栏中 （云图）按钮，弹出Insert Contour（创建云图）对话框。输入云图名称为“Temp”，单击OK按钮进入云图设定面板。

3）在Geometry（几何）选项卡中Locations选择dimpled_potrusions和pipewall，Variable选择Temperature，单击Apply按钮创建速度云图。

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