fluent油水两相流动数值模拟

fluent油水两相流动数值模拟操作实例

Fluent油水两相流弯管流动模拟

一、 实例概述

选取某输油管道工程管径600mm的90°水平弯管道，弯径比为3，并在弯管前后各取5m直管段进行建模，其几何模型如图所示。为精确比较流体流经弯管过程中的流场变化，截取了图所示的5个截面进行辅助分析。弯管进出口的压差为800Pa，油流含水率为20%。

二、 模型建立

1. 启动GAMBIT，选择圆面生成面板的Plane为ZX，输入半径Radius为0.3，生成圆面，

如图所示。

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2. 选择圆面，保持Move被选中，在Global下的x栏输入1.8，完成该面的移动操作。 3. 选取面，Angle栏输入-90，Axis选择为（0,0,0）→（0,0,1），生成弯管主体，如图所

示。

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4. 在Create Real Cylinder面板的Height栏输入5，在Radius1栏输入0.3，选择Axis

Location 为Positive X，生成沿x方向的5m直管段，如图所示。

5. 同方法，改变Axis Location为Positive Y生成沿y方向的5m直管段，如图所示。

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6. 将直管段移动至正确位置，执行Volume面板中的Move/Copy命令，选中沿y轴的直管

段，在x栏输入1.8，即向x轴正向平移1.8。然后选中沿x轴的直管段，在x栏输入-5，在y栏输入-1.8，最后的模型如图所示。

7. 将3个体合并成一个，弹出Unite Real Volumes面板，选中生成的3个体，视图窗口

如图所示。

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三、 网格划分

1. 打开Create Boundary Layer面板，在Edges黄色输入栏中选取线3。选中1:1的边界

层生成方式，并设置第一个点距壁面距离为0.001m，递增比例因子为1.2，边界层为4层。绘制完边界层网格，如图所示。

2. 打开Mesh Faces面板，运用Quad单元与Pave方法对该圆面进行划分，在Interval size

栏输入0.05，生成的面网格如图所示。

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3. 运用Hex/Wedge单元与Cooper方法对该圆面进行划分，在Interval size栏输入0.1，

生成的体网格如图所示。

4. 选择面4作为进口，定义其为PRESSURE_INLET，命名为in；选择面9作为出口，定义

其为PRESSURE_OUTLET，命名为out，如图所示。

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5. 输出三维模型网格文件。

四、 求解计算

1) 启动FLUENT三维单精度计算器，读入划分好的网格文件，网格读入之后，检查网格的

信息，待最后一行出现“Done”语句。

2) 从Scale Grid对话框中可以看出计算区域的尺寸范围，如图所示。

3) 弹出的Solver对话框中保持默认设置，如图所示。

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4) 弹出的Viscous Model对话框，在Model选项中选择k-epsilon[2 eqn]，在k-epsilon

Model选项下选择Realizable，保留其他默认设置。

5) 如图所示，在弹出的Multiphase Model对话框中选择Mixture，保持默认参数设置。

6) 在弹出的Fluent Database Materials对话框中，将数据库中的材料——水和油都拷贝

到当前工程中，完成材料物性的定义。

7) 在Type选项中选择primary-phase，在列表中选择fuel-oil-liquid，在Name

文本框

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中输入oil。在Type选项中选择secondary-phase，在列表中选择water-liquid，并在Name文本框中输入water。

8) 如图所示，在Set Units对话框中，选择Quantities中的pressure。在弹出的Define

Unit对话框中的Unit栏输入名称mpa，在Factor栏输入1000000，定义压强的新单位MPa。

9) 打开Operating Conditions对话框，选中Gravity，指定重力方向为z轴，在Z[m/s2]

右侧输入-9.8。

10) 定义边界条件。

11) 在Solution Controls对话框中保持默认设置。 12) 对流场进行初始化。

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13) 在Residual Monitors对话框中选中Plot，打开残差曲线图。保持FLUENT默认各参数

的收敛精度要求为0.001。 14) 将文件保存。

15) 设置迭代步为1000步，开始解算。 16) 迭代完毕后，保存结果文件。

17) 截取有助分析的几个截面，在Points下方的三点坐标中分别输入（-2.5,0,0）、

（-2.5,0,0.3）和（-2.5,0.3,0），在New Surface Name中输入x=-2.5，生成第一个截面，如图所示。

18) 选取Contours of为Pressure 和Static Pressure，弹出压强云图。改变Contours of

为Velocity 和Velocity Magnitude，则显示为速度云图，如图所示。

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压强云图

速度云图 19) 安全退出FLUENT。