Fluent驗證案例EX2:圓管流動傳熱

2017-03-30  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)



ANSYS提供了非常多的驗證案例,我們可以通過這些驗證案例提供的數(shù)據(jù)來練習(xí)軟件操作。此驗證案例集在ANSYS help文檔中可以找到。本次為第二個案例。


測試用例


本案例模擬仿真水銀通過具有均勻熱通量壁面的圓形管道內(nèi)的層流流動。在管道入口處為充分發(fā)展湍流速度分布。利用Fluent計算管道壓降及出口中心點位置溫度,并與解析解進行比較。本案例采用二維軸對稱模型計算。


幾何模型



幾何模型如圖所示,管道半徑為0.0025 m,管道長度0.1 m。


介質(zhì)參數(shù)


  • 流體介質(zhì)為水銀

  • 密度:13529 kg/m3

  • 粘度:0.001523 kg/m-s

  • 比熱:139.3 J/kg-K


邊界條件


  • 入口條件為充分發(fā)展速度,平均速度0.005m/s

  • 入口溫度:300K

  • 壁面熱通量:5000 W/m^2


解析計算方式



1、壓降計算


理論值來自Theodore L. Bergman, Adrienne S. Lavine, Frank P. Incropera, David P. DeWitt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer [7ed.]. P523,(https://pan.baidu.com/s/1geRm1zH)
其中給出了充分發(fā)展速度表達式及水頭損失表達式。分別為:

Fluent驗證案例EX2:圓管流動傳熱fluent結(jié)果圖片1

Fluent驗證案例EX2:圓管流動傳熱fluent結(jié)果圖片2

2、傳熱計算



理論值來自Fundamentals of Heat and Mass Transfer [7ed.]. P530,給出:

Fluent驗證案例EX2:圓管流動傳熱fluent結(jié)果圖片3

Fluent驗證案例EX2:圓管流動傳熱fluent結(jié)果圖片4

數(shù)值計算



采用2D軸對稱模型進行計算,具體建模過程見后面視頻操作。

下面是一些計算結(jié)果。


1、速度分布


速度分布如下圖所示,滿足充分發(fā)展速度分布。

Fluent驗證案例EX2:圓管流動傳熱fluent仿真分析圖片5

2、入口速度



入口速度分布如下圖所示,符合所預(yù)想的拋物線分布。

Fluent驗證案例EX2:圓管流動傳熱fluent仿真分析圖片6

3、與解析解比較



計算結(jié)果與解析解比較,如表所示。



理論值

計算值

相對誤差

壓降

0.97472

0.974505

-0.02%

溫度

342.4496

342.1116

-0.10%




操作視頻


不知道怎么回事兒,本來挺清晰的視頻傳上去 一轉(zhuǎn)碼就不清晰了,也沒關(guān)系,案例很簡單,將就著看吧,下次不用這勞什子錄了。


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