ASTM A106乙级碳钢管的热流体动力学

案例研究包括完整的通过计算流体动力学分析。案例研究是基于使用ANSYS大型软件CFX:几何建筑使用ANSYS workbench,通过ICEM CFD网格几何,通过CFX12 PRE设置边界条件,通过ANSYS大型12 CFX仿真解算器,通过ANSYS解决排名12后置处理程序。冷空气在A106乙级碳钢管实际上是倾斜和热空气来自水平大直径A106乙级碳钢管道。

的结果是通过上述的过程实际上是解释和本研究的焦点。进一步的学习概念对ANSYS中还讨论了网格技术和方程的介绍性的部分研究。

CFD是什么:计算流体动力学是一个应用程序的计算机辅助分析分析流体及其属性。它利用不同方法的算法和流体力学公式相同的目的。有不同的软件如ANSYS支持流体力学,流体的特性与表面的交互和给定的边界条件可以很容易地模拟和预测分析阶段的设计。有不同的像纳维方程,方程跑方程和不同的啮合技术有限差分和有限体积所使用的CFD流体分析。其他啮合方案也有像有限元方法和边界元,但他们不是用于流体分析。

案例研究:这项研究是关于一个案例研究在相同的计算流体动力学的话题。它实际上是一个基本的热气体和冷气体的混合温度分别为150摄氏25度。混合在一个A106乙级碳钢管500毫米的长度,直径100毫米的热气体进入和20毫米直径的冷气体进入其他A106乙级碳钢管安装在主A106乙级碳钢管道。这个A106 B级碳钢管的长度大约是50毫米。一个完整的CFD分析应用。

Methodization设置的问题

纳维方程:流动行为的速度场non-turbulent,牛顿流体是由navier - stokes方程。这些方程是有效的移动,因为它描述了流场流动。navier - stokes方程得到结合流体运动学和本构关系到流体运动方程,并消除一些高阶张量。Navier-stroke方程适用于任何层流或瞬态和无粘性流经过任何几何形状的通道。

跑:Reynolds-averaged n - s(跑)湍流模型方程是最古老的方法。对湍流明显它引入了一个额外的压力称为雷诺应力。这些方程timed-average方程,但同样有效的流动与时变平均流量。

有限的区别:有限差分法是一种普遍适用的离散化方法对普通和偏微分方程的解决方案。在这个方法中所有衍生品交换近似只涉及解决方案的价值,所以整体微分方程简化为一个非线性方程组或线性代数方程。

一般;

如果h有一个固定的但非零值表示“一个”,而不是接近零,这个系数称为有限差分

有限体积方法:这是一个三维有限差分法特别设计的方法在三维空间中流体分析。首先给定域名是大量分布在有限控制体积和相关变量放入控制体积的重心。另一个阶段是将偏微分方程的控制体积。方程通过集成的过程称为离散化方程。这种方法引出部分差异的普遍方程在传统方法或代数方法。

湍流建模:湍流模型的建模技术用于分析和预测混沌运动的影响湍流模型空间。这种技术的建模的主要目的是获得模型的分析速度和湍流可以合并的其他因素。液体的混沌运动引起的附加应力由涡粘性模型。这里的粘度可以显示为:

k -ε模型:K -Ε模型是最常用的湍流模型和基本方法。它也被称为两方程模型,因为它使用两个方程的解决方案。

平均流量的;

问题定义:简要描述ANSYS排名代码:

几何:非常简单的几何问题。这是一个水平A106乙级碳钢管的一端是封闭的,美联储从底部通过一个狭窄的通道。使用ANSYS Workbench 12代几何羽毛它可以很容易地由使用羽毛方法像挤压所需直径的圆截面流动通道(横向和纵向)。用户还可以创建几何一些CAD软件(例如Pro-e)与ANSYS进口兼容。

网:因为这是一个排名的问题需要更多的准确性,可怜的啮合可以极大地分散了结果。流体元素的建议ANSYS Workbench形式的羽毛应该使用。通过定义变密度网格(两个极限的元素大小)我们可以得到一个伟大的控制解决方案的准确性和计算时间最短。元素类型,结果基本上通过汽车啮合选项生成四面体元素中间部分的体积和控制六面体的或棱镜元素在系统的表面。还网集中的地区更流动行为是至关重要的,通常粗网格进行非常准确的结果处理持续时间较短。

边界条件:

速度分布的边界条件:参考图”速度矢量1“它可以很容易地表示,速度场的边界条件;

6 m / s @第一节(流进入系统

0 m / s @第二节(封闭式的系统)

压力曲线的边界条件:压力参考图”压力平面4“它可以很容易地表示,压力场的边界条件;

0。(计)@第三节& Section-4read从结果(似乎是两个渠道是开放的氛围)

温度曲线的边界条件:图”的温度,温度平面3”我们可以国家温度场的边界条件;

433 K @第六节阅读从结果(似乎是近端保持温度。

298 K @读第5节从结果(液体注入的部分是在环境温度298 K

解决:规划求解的迭代优化的结果应该定义,也为的情况下瞬态温度场和湍流分析包括时域必须被指定。

结果讨论:

比较两个配置文件10到20度的温度:作为一个可以看到表温度的变化的分析角度,两种情况的结果都是一样开始。近约40毫米的y流体的温差两种情况的并不多。在1毫米10度的温度是25摄氏度而案件20度的温度是25.175摄氏度。直到40毫米摄氏10度26而案件20度25.859。现在我们开始温差正在增加。流体温度10度倾斜20度比其它概要文件在倾斜。在100毫米,我们可以看到,10度倾斜149摄氏20度倾斜147.7度。Y轴显示温度线和X轴显示的是Y方向上的位移概要文件。

速度场:轮廓:速度矢量1代表注入流体的速度场是通过底部通道因此左下图代表地区的高速度同样因为左边一半的水平通道关闭左上角的流动形成一个漩涡显示系统的一半。然后剩下的流指向正确的。一个也可以观察到流体进入系统并不是系统内的流体盛行一样显而易见的事实进入水平段流动被放置在顶部。

速度向量1表明,外部区域的速度接近最大值3.25 e + 000 ~ 6.000 e + 000。这样做的原因可能是由于流体的湍流。随着流体的变化从层流到湍流速度增加,所以随着扰动的增加层之间的液体。有两个向量1的数据都显示相同的结果。

速度向量2表明,流体的速度较低的地区仍然是降低和稳定。流稳定在这部分和层流。相邻层之间的干扰是最低,结果有较小的温度梯度和较小的压力。这是理想的状态,但随着流体我们走向外部区域的湍流的速度增加,所以. .

压力场:轮廓:从压力面4的分析我们可以看到,压力仍然接近零值在大多数A106 B级碳钢管的一部分,当我们从底部到外平面4的一部分,压力逐渐增加,从0到2.00 e + 001。流体的压力A106年级B碳钢管保持接近零或负的大部分区域内A106乙级碳钢管这A106 B级碳钢管周围的压力(大气压)仍大,石油(管)内流体不破裂A106年级B碳钢管。一般管道负压的领域。通常这是一个故意的选择。例如,海底管道用于石油和其他材料保存在负压状态,这样如果他们破裂,海水将淹没A106年级B碳钢管。如果管道积极加压,其内容就会爆炸进入海洋,有可能造成危险的泄漏。

我们可以看到飞机5流体的压力保持在零值大部分的横截面积。当我们去外地区的压力提高到3.00 e + 001的价值。这类似于以前的解释。不同颜色的区域显示压力的变化A106年级B碳钢管从蓝被最红是最高的。

在平面的等压线6中,最后的结果相似,两架飞机。压力依然为零值附近的面积A106乙级碳钢管显示在过去的两个例子。保持这种压力的原因是在第一种情况下解释道。指出,压力增加的流体边界附近达到A106乙级碳钢管道和碰撞。

温度场:轮廓:温度轮廓平面1显示的流从左边进入A106乙级碳钢管入口在进口更多的热温度区域。但一旦它前进的冷流空气减少了它的位置的顶部A106乙级碳钢管道。

温度等值面2即中间的A106乙级碳钢管图所示。我们可以看到温度等级B亲临学生事务处的低端A106碳钢管是最低的,没有在这个最小值的大部分A106 B级碳钢管的一部分。温度上升的流体远离底部表面。温度是最高等级B亲临学生事务处的外端A106碳钢管道。这可能是由于降低了传热速率的外端由于绝缘应用于外。

在温度轮廓平面3可以看到,温度保持在2.981 e + 002的大部分。温度逐渐上升,达到一个最大值即4.33 e + 002。温度的上升还表明,流动变得动荡,一代的漩涡。附近的湍流随液体流动的外部区域的温度上升。

向量:速度向量1表明,外部区域的速度接近最大值3.25 e + 000 ~ 6.000 e + 000。这样做的原因可能是由于流体的湍流。随着流体的变化从层流到湍流速度增加,所以随着扰动的增加层之间的液体。有两个向量1的数据都显示相同的结果。

速度向量2表明,流体的速度较低的地区仍然是降低和稳定。流稳定在这部分和层流。相邻层之间的干扰是最低,结果有较小的温度梯度和较小的压力。这是理想的状态,但随着流体我们走向外部区域的速度增加,所以狂暴。

结论:在这个案例研究中,几种不同的分析。研究与计算流体动力学的引入,发起的用例对象也进行了讨论。然后我们分析的问题设置不同的方程,将使用软件分析给定的情况下。这包括纳维方程,跑的两个不同的啮合技术进行了讨论。然后开始讨论湍流建模。然后我们遇到与Ansys的舞台只代码给定对象的几何网格边界条件和解决方案进行了探讨。之后的处理软件结果进行了讨论。

1. 10度倾斜20度的两个概要讨论了倾斜温差,因此本文通过基于CFD分析的图像流分析,流经水平A106乙级碳钢管美联储通过一段从底部和侧孔,我们得出以下的结论:
2. A106 B级碳钢管道内的压力保持零值的部分由于压力的原因是总是低于大气压力的流体不破裂A106乙级碳钢管道。
3. 温度保持稳定和低的下部A106乙级碳钢管,但当我们靠近上游地区由于湍流温度上升。
4. 粒子的速度也被制服在层流和低但是随着流动变得不安的速度增加了速度矢量1中可以看到。

引用:

安德森,约翰·d·计算流体动力学:基础与应用程序。麦格劳-希尔科学,1995。

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Tannehill,约翰。计算流体力学和传热。泰勒和弗朗西斯,1997年。

托罗,e . f .黎曼动力学和流体动力学的数值方法。斯普林格出版社,1999年版。

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