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基于Fluent的稠油定向井扶正器流场数值模拟章敬;程豪;梁程;马兆琳;赵克勤【摘要】@@%扶正器是定向井有杆泵抽油系统必要的井下工具.基于计算流体动力学方法建立了定向井内稠油通过扶正器流动的数学模型.稠油在扶正器周围的环空流动过程中,假设计算流场为定常等温流场,利用三维CFD仿真技术,以FLUENT 软件为数值模拟平台,采用有限体积法离散上述控制方程组.为减少数值扩散,针对流动控制方程的特点,连续性方程、动量方程、湍动能方程和湍动能耗散方程均采用二阶迎风格式离散计算,选用SIMPLE算法进行压力速度耦合.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2012(031)011【总页数】2页(P37-38)【关键词】定向井;扶正器;Fluent;数值模拟【作者】章敬;程豪;梁程;马兆琳;赵克勤【作者单位】新疆油田公司开发公司;新疆油田公司开发公司;新疆油田公司开发公司;新疆油田公司公建项目部;新疆油田公司物资管理部【正文语种】中文扶正器是稠油定向井有杆抽油的重要井下工具。
为了尽可能掏空井底，往往将有杆泵下至产层顶部，即有杆泵和相当一部分杆柱处于倾斜段，必须配套使用扶正器。
扶正器生产厂家较多，每口井的扶正器数量极大。
文献调研尚未见到稠油定向井扶正器流场模拟的相关方法。
为此，本文基于计算流体动力学方法建立了定向井内稠油通过扶正器流动的数学模型，通过数值模拟不同井斜角、稠油黏度、流速条件下流场及压力分布，评价分析了不同扶正器的过流性能[1]，对稠油定向井有杆抽油系统设计具有重要的理论价值和现实意义。
1 数值模型1.1 控制方程稠油在扶正器周围的环空流动过程中，假设计算流场为定常等温流场。
对动力黏度为常数的不可压缩黏性流体，在三维直角坐标系下，流场的控制方程为[2]式中ux、uy、uz 为x、y、z 方向的速度分量；ρ 为密度； p 为压力；μ 为动力黏度系数。
假设流场充分发展，对于不可压缩流体，采用标准k-ε 湍流模型对流场进行计算，具体公式如下式中Gb=0；YM =0，在Fluent中，作为系统默认值常数；C1ε=1.44；C2ε=1.92；C3ε=0.09 ；湍动能k 与耗散率ε 的湍流普郎特数分别为σk=1.0，σε=1.3。
CFD数值模拟技术及应用作者：丛峻， 王孟鸿， 骆云良作者单位：北京建筑工程学院,北京,1000441.学位论文王正茂油藏含砂流体渗流机理及流固耦合单井数值模拟研究2004本文根据出砂油井开采过程中流体渗流和砂粒产生、运移、沉降、堵塞与油井围岩弹塑性变形动态耦合的作用机理,提出了"含砂流体流固耦合渗流数值模拟"这一新概念,并首次对含砂流体流固耦合渗流理论及数值模拟方法进行了研究,取得了突破性成果,对于易出砂储层的开采具有重要的指导意义.本文在前人大量实验和理论分析成果的基础上,将渗流力学、岩石力学和弹塑性力学相结合,通过多学科综合研究,首次建立了一套新型的、完整的含砂流体流固耦合渗流单井数值模拟理论模型;探索出了实现含砂流体流固耦合渗流单井数值模拟的一系列配套技术和方法;研制了在微机上实现含砂流体流固耦合渗流单井数值模拟的软件,并通过实例分析验证了本文理论、方法及软件的正确性和有效性.在模型建立方面:本文通过多学科综合研究,创建了储层岩土骨架破坏准则和可动砂启动准则,为出砂油层流固耦合渗流单井数值模拟模型的建立打下坚实的基础.在此基础上,本文首次将流体中的可动砂作为流体中的一相进行研究,建立了流固耦合情况下流体和可动砂的运动方程以及骨架砂剥离本构方程、可动砂在孔隙表面和喉道沉降方程,并根据质量守恒原理建立了含砂流体流固耦合渗流三维四相单井黑油模型.然后根据油井围岩弹塑性变形的特点,建立了油井围岩弹塑性变形本构模型;并根据有效应力原理及平衡条件,建立了油井围岩弹塑性变形平衡微分方程.在物性参数动态模型方面,本文考虑了体积应变、骨架砂剥离、可动砂在孔隙表面和喉道沉积对物性参数的影响,建立了含砂流体流固耦合渗流单井数值模拟所需的物性参数动态模型.这些准则和模型的建立,构成了完整的含砂流体流固耦合渗流单井数值模拟模型.在模型求解方面:本文根据有限差分的基本原理,研究了用于含砂流体流固耦合渗流单井模型求解的有限差分方法;根据有限元的基本原理,研究了用于出砂流固耦合油井围岩弹塑性变形模型求解的有限元方法;根据含砂流体渗流模型差分求解和油井围岩弹塑性变形模型有限元求解的基本特点,研究了在两个模型间耦合求解的方法.在模拟器研制和实例分析方面:本文根据软件工程的基本要求,研制了含砂流体流固耦合渗流单井数值模拟器;通过该模拟器对实例进行了模拟计算,证实了本文理论模型、方法与模拟器的正确性和有效性.研究结果表明,储层中砂粒产生、运移、沉降、堵塞对流体渗流、岩土骨架变形有着明显影响,并最终影响油井的开采.因此,含砂流体流固耦合渗流单井数值模拟不仅具有很强的理论意义,而且对油井开采和油田开发具有重要的指导作用.2.期刊论文郝继光.姜毅.刘琦.HAO Ji-guang.JIANG Yi.LIU Qi导弹头部气动加热的流固耦合数值模拟-弹箭与制导学报2006,26(4)采用非定常数值模拟方法对某型号远程导弹头部气动加热问题进行了研究.提出了一种流固耦合的计算方法,在求解流体力学控制方程组的同时,求解流体与固体表面的热传递方程以及固体区域的能量方程.计算获得了各个时刻流场内的温度、压力、速度等参数的空间分布,同时得到了导弹头部固体区域及导弹内部的温度变化.研究表明,采用流固耦合方法对气动加热问题进行模拟,可以得到合理可用的弹表温度数据.3.学位论文文成杨双重介质气藏流固耦合数值模拟研究2005近年来，随着石油工业的发展以及解决复杂石油工程问题的需要，流固耦合研究在石油钻井、开采、开发领域显得越来越重要，并已受到人们的高度重视。
Fluent软件在流体机械原理课程教学中应用作者：许静钱昆李斌孙珺倪敬来源：《科技风》2016年第12期摘要：基于流体机械原理的教学内容及特点，在叶片式离心泵结构优化问题教学过程中，引人Fluent软件，通过其计算后展示出的可视化的流场，学生可以直观地看到流体在离心泵流道内的流动情况，该方法扩宽了现有的教学方式，极大程度地将理论的教学内容形象化，有助于提升学生的设计能力、增强学生的学习积极性、激发学生的创新能力，对学生快速掌握专业知识有着巨大的帮助。
关键词：Fluent软件；流体机械原理；教学《流体机械原理》是流体机械专业学生的专业必修课程，也是热能与动力工程、过程装备与控制等相关专业的必修或选修课程。
它要求学生掌握叶片式流体机械的基本工作原理、结构型式、能力转换、设计计算、特性曲线、选型等知识点，培养学生运用流体机械专业知识，引导学生分析流体机械性能的能力与设计能力，并最终启发学生在流体机械上的创新意识。
近年来，随着世界经济和技术的快速发展，Fluent商业仿真软件已成为国际上比较流行的商用CFD软件包，在美国的市场占有率为60%，它以其丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，以及适用面广、高效省时、稳定性好精度高等优点很好的融入于各个行业领域，如航天航空、机械制造业等行业，并已在各个行业领域内发挥着自身强大的计算作用。
在课堂教学和专业课程设计中，引入Fluent商业仿真软件，用数值和动画描述流体在流体机械中的流场情况，定量的展现流道中压力、速度等参数的分布规律，并根据流动特性分析其对流体机械性能的影响，这极大的加深学生理解抽象的流体力学理论，以及加深学生对流体机械基本工作原理的掌握，丰富教学资源，拓展现有的教学方式[ 1 ]。
与此同时，Fluent商业仿真软件已广泛应用于工程设计，这使得良好的产学研结合，能够提供多元化的特色教学素材。
它要求教师努力探索理论与工程实践相结合同时，需要能将个人科研与教学相融合，将自己最新科研成果能够有效转变成教学内容，培养学生创新意识。
FLUENT 软件在工程流体力学教学中的应用收稿日期：2017-09-20基金项目：江苏省现代教育技术研究课题（2015-R-46128）作者简介：于萍（1985-），女，江苏徐州人，讲师，主要研究方向：高效传热传质设备及强化传热技术。
《工程流体力学》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业基础课，属于力学的一个分支，和实际工程应用联系紧密。
该课程主要研究流体的平衡和运动的基本规律以及流体和固体之间的相互作用，用于分析解决实际工程应用中遇到的问题，同时培养学生的逻辑思维能力[1]。
课堂上，教师大多采用多媒体技术（电子课件、图片、视频等）进行课堂教学，同学被动地接受知识，由于工程流体力学内容抽象、概念性强，大部分内容都是数学公式的推导，并涉及到高等数学、大学物理、工程力学等多门课程，学生难于理解；另一方面，由于手机和网络的普及，学生课堂上不听课而使用手机的现象越发严重，时间长了，学生开小差不听课，对课程产生厌恶感，教师在不同程度上变为放映师、播音员[2]。
因此本文提出将FLUENT 软件融入工程流体力学本科教学中，用图像化的方式展现书本上难以理解的概念和抽象化的问题，从而调动学生学习的积极性，主动探索新知识。
一、FLUENT 软件与教学的结合除了常规的理论分析和实验研究，数值计算也是工程流体力学研究方法中很重要的一种。
常用的计算流体动力学（CFD ）软件有ANSYS （FLUENT ），COMSOL Multiphysics ，CFX ，PHOENICS ，CD-STAR ，FLOW3D 等，其中以FLUENT 最为成熟，应用广泛。
由于涵盖了Ployflow 和Fluent Dynamic International （FDI ）的全部计算资源，FLUENT 软件有丰富且先进的物理模型和强大的后处理功能，如层流和湍流，定常流和非定常流，以及无粘性流等[3，4]。
学生在数值模拟具体问题时，可以根据具体情况选用不同的模型、计算方法和离散格式，求出数值解，再用图像或者动画显示计算结果，在这个过程中，学生需要对软件中的命令、参数进行设置，每个环节都涵盖了工程流体力学的知识，所以学生在用软件进行数值模拟的过程，就是对该课程进行学习的过程。
论⽂：基于fluent软件的冷、热⽔混合器内部⼆维流动数值模拟基于fluent 软件的冷、热⽔混合器内部⼆维流动数值模拟（xxx 中国矿业⼤学江苏徐州 221116）摘要：基于标准k-ε湍流模型，对冷、热⽔混合器的内部流动与交换传热 ,利⽤fluent 软件进⾏了数值模拟。
在该过程中，计算冷热⽔在混合器内流体的速度场、压⼒场等，同时分别对算例采⽤⼀阶离散化⽅法和⼆阶离散化⽅法进⾏模拟, 并对⼆者的结果进⾏⽐较分析。
关键词: 计算流体⼒学( CFD) ; 数值模拟; 冷、热⽔混合器。
Abstract:It is based on the standard k - epsilon turbulence model for cold and hot water mixer internal flow and heat transfer, exchange by using fluent software is simulated. In the process, the calculation of hot and cold water in the fluid velocity field and pressure field in the mixer, etc., at the same time, make a distinction between the first discretization method and second order discretization method is simulated, and comparing the results of the analysis.Key words ：CFD ；FLUENT ；hot and cool water mixture ；⼀、前⾔：Fluent 是⽬前国际上⽐较流⾏的商⽤CFD 软件包,软件的核⼼部分是纳维—斯托克斯(Navier-Stokes)⽅程组的求解模块。
第1章 CFD 基 础计算流体动力学(computational fluid dynamics ，CFD)是流体力学的一个分支，它通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关信息，实现了用计算机代替试验装置完成“计算试验”，为工程技术人员提供了实际工况模拟仿真的操作平台，已广泛应用于航空航天、热能动力、土木水利、汽车工程、铁道、船舶工业、化学工程、流体机械、环境工程等 领域。
本章介绍CFD 一些重要的基础知识，帮助读者熟悉CFD 的基本理论和基本概念，为计算时设置边界条件、对计算结果进行分析与整理提供参考。
1.1 流体力学的基本概念1.1.1 流体的连续介质模型流体质点(fluid particle)：几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
连续介质(continuum/continuous medium)：质点连续地充满所占空间的流体或固体。
连续介质模型(continuum/continuous medium model)：把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质，且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的一种假设模型：u =u (t ,x ,y ,z )。
1.1.2 流体的性质1. 惯性惯性(fluid inertia)指流体不受外力作用时，保持其原有运动状态的属性。
惯性与质量有关，质量越大，惯性就越大。
单位体积流体的质量称为密度(density)，以r 表示，单位为kg/m 3。
对于均质流体，设其体积为V ，质量为m ，则其密度为m Vρ= (1-1) 对于非均质流体，密度随点而异。
若取包含某点在内的体积V ∆，其中质量m ∆，则该点密度需要用极限方式表示，即0lim V m Vρ∆→∆=∆ (1-2) 2. 压缩性作用在流体上的压力变化可引起流体的体积变化或密度变化，这一现象称为流体的可压缩性。
压缩性(compressibility)可用体积压缩率k 来量度Fluent 高级应用与实例分析2 d /d /d d V V k p pρρ=-= (1-3) 式中：p 为外部压强。
Fluent高级应用与实例分析—第一章CFD基础第1章 CFD 基础计算流体动力学(computational fluid dynamics ，CFD)是流体力学的一个分支，它通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关信息，实现了用计算机代替试验装置完成“计算试验”，为工程技术人员提供了实际工况模拟仿真的操作平台，已广泛应用于航空航天、热能动力、土木水利、汽车工程、铁道、船舶工业、化学工程、流体机械、环境工程等领域。
本章介绍CFD 一些重要的基础知识，帮助读者熟悉CFD 的基本理论和基本概念，为计算时设置边界条件、对计算结果进行分析与整理提供参考。
1.1 流体力学的基本概念1.1.1 流体的连续介质模型流体质点(fluid particle)：几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
连续介质(continuum/continuous medium)：质点连续地充满所占空间的流体或固体。
连续介质模型(continuum/continuous medium model)：把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质，且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的一种假设模型：u =u (t ,x ,y ,z )。
1.1.2 流体的性质1. 惯性惯性(fluid inertia)指流体不受外力作用时，保持其原有运动状态的属性。
惯性与质量有关，质量越大，惯性就越大。
单位体积流体的质量称为密度(density)，以r 表示，单位为kg/m 3。
对于均质流体，设其体积为V ，质量为m ，则其密度为mVρ= (1-1)对于非均质流体，密度随点而异。
若取包含某点在内的体积V ?，其中质量m ?，则该点密度需要用极限方式表示，即0limV mVρ?→?=? (1-2) 2. 压缩性作用在流体上的压力变化可引起流体的体积变化或密度变化，这一现象称为流体的可压缩性。
压缩性(compressibility)可用体积压缩率k 来量度d /d /d d V V k p pρρ=-= (1-3) 式中：p 为外部压强。
基于Fluent的某型民机放油两相流仿真黎明中;滕叶;王乐;杨士权【摘要】为了使某型民机应急放油系统的设计满足适航条例要求,同时使放出的燃油在空中完成雾化,避免对地面造成污染,提出了一种将放油口布置于翼梢后缘的方案,并通过放油流场数值仿真验证了该方案.考虑到螺旋桨滑流对流场的影响,在旋转域使用了滑移网格技术.在模拟燃油液滴运动和油雾生成及扩散时,运用了Fluent软件中的多相流离散相模型(DPM),考虑颗粒湍流扩散影响应用了随机轨道模型.在对放油流场影响较小的因素进行简化后,对两种巡航姿态下的应急放油流场进行仿真.对计算结果的分析表明该放油口设计方案能满足设计要求.【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》【年(卷),期】2015(032)004【总页数】5页(P19-23)【关键词】应急放油;滑移网格;离散相模型;随机轨道模型;数值仿真【作者】黎明中;滕叶;王乐;杨士权【作者单位】中航通飞研究院有限公司第五研究室,广东珠海519040;中航通飞研究院有限公司第五研究室,广东珠海519040;中航通飞研究院有限公司第五研究室,广东珠海519040;中航通飞研究院有限公司第五研究室,广东珠海519040【正文语种】中文【中图分类】V211大型运输类飞机由于航程的需要，载油量通常为几十甚至上百吨，考虑到燃油消耗导致的重量减轻，通常大型飞机的最大着陆重量设计得比最大起飞重量小很多。
因此，如果在起飞过程中或在起飞后不久发生严重失效，大型飞机为了迅速减轻自身重量，进而安全着陆(着水)，通常会设有空中应急放油系统，它是保证飞机安全的重要措施。
根据运输类飞机适航标准关于应急放油系统的描述，应急放油系统的设计在进行相应的飞行试验时，必须能表明：(1)应急放油系统及其使用无着火危险；(2)放出的燃油应避开飞机的各个部分；(3)燃油和油气不会进入飞机的任何部位；(4)应急放油对飞行操纵没有不利影响[1]。
飞机应急放油时放出的燃油会对环境造成较大的污染，为了避免对地面造成影响，应使放出的燃油在空中完成雾化的过程。
2004-06 FLUENT流体工程仿真计算实例与应用韩占忠王敬兰小平北京理工大学出版社第一章流体力学基础与fluent简介第二章二维流动与传热的数值计算第一节冷、热水混合器内部二维流动第二节喷管内二维非定常流动第三节三角翼的可压缩外部绕流第四节三角翼不可压缩的外部绕流(空化模型应用)第五节vof模型的应用第六节组分传输与气体燃烧第三章三维流动与传热的数值计算第一节冷、热水混合器内的三维流动与换热第二节粘性流体通过圆管弯头段的三维流动第三节三维稳态热传导问题第四节动网格问题第五节叶轮机械的mixing plane模型2004-09 计算流体动力学分析CFD软件原理与应用王福军清华大学出版社（偏重理论）第1章计算流动力学基础知识第2章基于有限体积法的控制方程离散第3章基于SIMPLE算法的流场数值计算第4章三维流模型及其在CFD中的应用第5章边界条件的应用第6章网格的生成第7章FLUENT软件的基本用法第8章CFD综合应用实例2007-02 FLUENT技术基础与应用实例王瑞金张凯王刚清华大学出版社第1章Fluent概述第2章流体力学基础知识第3章流体力学数值模拟基础第4章Fluent软件介绍第5章速度场的计算第6章温度场的计算第7章多相流模型第8章凝固和融化模型第9章可动区域中流动问题的模拟第10章动网格模型第11章UDF和UDS第12章Fluent并行计算第13章Tecplot软件2008-07 Fluent高级应用与实例分析江帆，黄鹏清华大学出版社第1章 CFD基础第2章Fluent基本介绍第3章Gambit的使用3.3建模及网格划分实例3.3.1 二维轴对称维多辛斯基曲线喷嘴3.3.2三维贯通管第4章通用后处理Tecplot使用入门4.5.6绘制三维流场图第5章多相流基本模型5.4气穴影响5.5选择通用多相流模型5.6设置一般的多相流问题5.6.10包含体积力5.6.15可压缩VOF和混合模型计算的输入5.6.16凝固／熔解VOF计算的输入第6章多相流计算实例6.1沉淀池活性污泥沉降的计算6.2泄洪坝气固液三相流的计算第7章动网格计算方法概述第8章UDF使用指南8.3.2查询多相组分的宏8.5.3 UDF的VC++编译8.5.4编译相关问题第9章动网格计算实例9.1悬浮生物载体在移动床运动的模拟9.2齿轮泵的动态模拟第10章滑移网格基础第11章滑移网格的计算实例11.1 转笼生物反应器的内部流场计算11.2车辆交会的动态模拟11.3滑移网格模型和动网格模型计算比较11.3.4转笼生物反应器计算结果上的区别第12章UDF的高级用法12.1 求取任意几何点的物理场值12.1.1 基本C++类的说明12.1.2求取任何一点的物理场值的方法12.2Fluent和有限元软件的数据交换12.2.1 两数值模拟软件进行数据交换的方式条件12.2.2Fluent和FEPG的数据交换第13章开发基于Gambit和Fluent的数值模拟软件13.1 用VC++操纵Gambit13.1.1批处理文件的构建13.1.2 Gambit的启动和批处理文件的运行13.1.3 Gambit的进阶编程初步13.2用VC操纵Fluent13.2.1 Fluent的命令行操纵方法13.2.2 VC操纵Fluent的步骤13.3边界条件的自动识别和施加13.4用VC打开Tecplot第14章并行Fluent的UDF2008-10 FLUENT入门与进阶教程于勇北京理工大学出版社第1章FLUENT软件概述第2章流体力学与计算流体力学基础2．1.3边界层与绕流阻力2．1．4可压缩流体流动——气体动力学基础2．2．2数值模拟方法和分类2．2．4FVM的求解方法第3章流体流动的数值模拟3．2二维定常可压缩流场分析——NACA0006翼型气动力计算3．3二维非定常不可压缩流场分析——卡门涡街3．4三维定常可压缩流动——多翼飞行器外流流场3．5三维定常不可压缩流动——旋风分离器内流场模拟第4章自然对流与辐射传热4．1．2各种辐射模型的优点和局限性4．1．3浮力驱动流动与自然对流第5章离散相的数值模拟5．2旋风分离器内颗粒轨迹的模拟第6章多相流模型6．4Mixture混合模型6．5Euleriall（欧拉）模型第7章燃烧的数值模拟一组分输运与化学反应模拟第8章移动与变形区域中流动问题的模拟第9章FLUENT中常用的边界条件第10章用户自定义函数UDF第11章并行计算2009-01 FLUENT流体计算应用教程温正、石良辰、任毅如清华大学出版社第1章绪论第2章前处理第3章FLUENT基本模型及理论基础3.1.3 FLUENT软件中的气动噪声模型3.2 传热计算基础3.4 辐射模型类型设置过程3.5 化学反应3.6 壁面表面化学反应和化学蒸汽沉积3.6.3 导入CHEMKIN格式的表面动力学机制3.7 微粒表面化学反应3.7.2 微粒表面化学反应的用户输入第4章FLUENT后处理及Tecplot应用4.2.3 流场函数的定义4.3 Tecplot的应用4.3.4 三维非定常流动的后处理第5章FLUENT动网格应用5.2 井火箭发射过程二维模拟5.3 副油箱与飞机分离三维模拟第6章传热和辐射计算应用6.2 太阳加载模型6.2.2 太阳射线跟踪算法6.2.3 DO辐照算法6.2.4 太阳计算器6.2.5 太阳加载模型的设置6.2.6 太阳加载模型边界条件的设置6.2.7 设置太阳加载模型的命令行6.3 室内通风问题的计算实例6.4 使用DO辐射模型的头灯热模型第7章FLUENT燃烧及化学反应应用7.2 应用实例——引火喷流扩散火焰的PDF传输模拟7.3 应用实例——预混气体化学反应的模拟第8章FLUENT燃烧及化学反应应用二8.1 液体燃料燃烧模拟8.2 煤燃烧模拟8.3 液体化学反应的模拟第9章FLUENT多相流应用9.2 气固两相流动模拟9.3 车体液体燃料罐内部挡流板对振荡的影响模拟9.4 水坝破坏多相流模拟第10章FLUENT经典实例10.1 固体燃料电池的模拟10.2 叶轮泵模型10.2.5 圆形泵模型求解10.3 汽车工业相关应用10.3.1 汽车风挡除冰分析10.3.2 歧管流动的3D模型2009-08 FLUENT流体工程仿真计算实例与分析韩占忠北京理工大学出版社第一章计算流体力学概论第二章二维流动与传热问题第一节空气流过高温平板的流动与换热问题第二节空气绕流机翼空气动力学分析第三节船舶行驶阻力特性数值模拟——VOF模型的应用第四节水箱沸腾加热过程——Mixture模型的应用第五节平板在空气中的降落过程——动网格应用第三章三维流动仿真计算第一节引射式冷热水混流器流动分析第二节单头螺旋槽纹管内的流动第三节叶轮机械流动问题一Furbo工具的应用第四节喷泉的喷射——VOF与DPM模型的应用2009-10 精通FLUENT6.3流场分析李进良，李承曦，胡仁喜等编著化学工业出版社第1章流体力学基础第2章FLUENT基础知识第3章圆柱绕流问题3.1 卡曼漩涡与定常流动3.2 卡曼涡街与非定常流动第4章二维流动和传热的数值模拟4.2 套管式换热器的流动和传热的模拟第5章三维流动和传热的数值模拟5.1 三维弯管流动的模拟5.3 三维机头温度场的数值模拟5.4 混合器流动和传热的数值模拟5.5 三维喷管流动与换热的耦合求解第6章多相流模型6.1 明渠流动的VOF模型模拟第7章可动区域中流动问题的模拟7.1 无旋转坐标系的三维旋转流动7.2 单一旋转坐标系中三维旋转流动第8章动网格模型的模拟第9章组分传输与气体燃烧的模拟第10章UDF和UDS第11章Tecplot软件简介2010-04 FLUENT流体分析及仿真实用教程朱红均林元华谢龙汉人民有限出版社第1章计算流体力学理论 1第2章流体流动分析概述362.1流动分析的发展372.1.1CFD的提出372.2.1FLUENT软件功能412.2.2UNIX版本运行方法43第3章前处理网格生成62第4章湍流模型105第5章传热分析132第6章非定常流动问题169第7章多相流模型186第8章转动模型221第9章组分输运与化学反应模型2539.3通用有限速率模型254第10章流动分析后处理27810.2.4Tecplot图形及可视化技术301第11章UDF使用及编写315第12章典型工程实例34612.1T型管内气液分离流动模拟34712.2空气钻井环空气固两相流动模拟35512.3气井井下节流流场模拟36512.4齿轮泵内流体流动模拟3752010-04 FLUENT流体工程仿真计算实例与应用(第2版) 韩占忠、王敬、兰小平北京理工大学出版社第一章流体力学基础与FLUENT简介四、液体的表面张力第二节流体力学中的力与压强一、质量力与表面力二、绝对压强、相对压强与真空度三、液体的汽化压强四、静压、动压和总压第三节能量损失与总流的能量方程一、沿程损失与局部损失二、总流的伯努利方程三、入口段与充分发展段第四节流体运动的描述一、定常流动与非定常流动二、迹线与流线三、流量与净通量四、有旋流动与有势流动五、层流与湍流第五节亚音速与超音速流动一、音速与流速二、马赫数与马赫锥三、临界参数与速度系数四、可压缩流动的伯努利方程五、等熵滞止关系式第六节正激波与斜激波第七节流体多维流动基本控制方程第二章二维流动与传热的数值计算第一节冷、热水混合器内部二维流动第二节喷管内二维非定常流动第三节三角翼的可压缩外部绕流第四节三角翼不可压缩的外部绕流（空化模型应用）第五节有自由表面的水流（VOF模型的应用）第六节组分传输与气体燃烧第三章三维流动与传热的数值计算第一节冷、热水混合器内的三维流动与换热第二节圆管弯头段的三维流动第三节三维稳态热传导问题第四节沙尘绕流建筑物问题——DPM模型的应用第五节气缸活塞的往复运动——动网格的应用2010-06 FLUENT工程技术与实例分析周俊杰、徐国权、张华俊中国水利水电出版社前言第1章概述第2章FUNENT基础第3章网格生成技术第4章FLUENT基本算例4.2 页盖驱动流4.3 后台阶流动4.4 圆柱绕流4.5 圆管流动4.6 弯通道流动4.7 方腔自然对流第5章FLUENT在流体机械领域的应用5.2 泵分析实例5.3 机分析实例第6章FLUENT在化工设备领域的应用6.1 搅拌设备6.2 混合设备第7章FLUENT在换热及制冷领域的应用7.2 管壳式换热器7.3 管翅式换热器7.4 空气对流换热的场协同原理分析7.4.1 场协同基本思想介绍7.4.2 场协同评价指标的分析和探讨7.4.3 带芯棒圆管换热的场协同原理分析7.5 制冷剂管内换热的场协同原理分析7.5.1 制冷剂蒸气光管内换热的场协同分析7.5.2 内横槽管制冷剂蒸气换热的场协同分析7.5.3 光管内液体制冷剂换热的场协同分析7.5.4 液体制冷剂内横槽管换热的场协同分析7.6 减阻节能第8章FLUENT在热力设备领域的应用8.2 锅炉8.3 燃烧器第9章FLUENT在汽车工程领域的应用9.1.1 夏季空调的试验标准9.1.2 冬季空调的试验标准9.1.4 室内气流分布的性能评价9.1.5 离散传播辐射模型（DTRM）9.2 轿车整车室内夏季空调环境的模拟9.3 轿车整车室内冬季空调环境模拟9.4 加入有人模型下的探讨第10章UDF10.3 综合应用实例10.3.1 试验环境与测试条件10.3.2 试验项目以及测试方法第11章UDS的应用11.1.1 自定义标量UDS的定义11.1.2 对流项的设置11.1.3 时间项的设置11.1.4 扩散系数的设置11.1.5 源项S的设置第12章并行计算12.2 环境设置12.3 综合应用实例第13章常用数据后处理工具13.2 Origin13.3 Digitizer第14章多相流模型14.2 VOF模型在射流纺织工程中的应用14.3 Mixture模型14.3.3 mixture模型相变流动中的简单应用第15章动网格模型15.2.1 弹簧光滑模型15.2.2 动态层模型15.2.3 局部网格重划法15.3 动网格模型在内燃机汽缸中的应用2010-09 Fluent技术基础与应用实例（第2版）张凯王瑞金王刚清华大学出版社第1章fluent概述第2章流体力学基础知识第3章流体力学数值模拟基础第4章fluent软件介绍第5章速度场的计算5.2三维定常速度场的计算5.3非定常速度场的计算第6章温度场的计算第7章多相流模型7.2 vof模型7.3 mixture模型7.4 dpm模型第8章凝固和融化模型第9章可动区域中流动问题的模拟9.4利用mrf方法求解9.5利用movingmesh方法求解第10章动网格模型10.2第一类问题10.3第二类问题10.4第三类问题第11章udf和uds第12章fluent并行计算12.2并行计算实例第13章tecplot软件13.2.5 3d图形的编辑2011-01 Fluent12流体分析及工程仿真谢龙汉清华大学出版社第1讲FLUENT操作基础1第2讲前处理网格生成442.1 实例·模仿——二维偏心圆环442.5 实例·操作——三维圆柱体652.6 实例·练习——三维同心环空柱体73第3讲湍流模型793.1 实例·模仿——90°弯管内水的流动793.4 实例·操作——偏心大小头渐扩管内油品流动933.5 实例·练习——气体流经节流嘴的流动101第4讲非定常模型1094.1 实例·模仿——单圆柱绕流1094.4 实例·操作——双圆柱绕流1184.5 实例·练习——柱群绕流124第5讲传热模型1315.1 实例·模仿——偏心圆环内自然对流换热1315.3 传热模型的应用领域1405.5 实例·操作——冷热水混合器内部流动及换热1435.6 实例·练习——室内空调传热149第6讲多相流模型1566.1 实例·模仿——t型管内气固两相流1566.5 实例·操作——河流跌坎流动1676.6 实例·练习——上升管内气液两相流173第7讲离散相模型1797.1 实例·模仿——液固两相流冲刷腐蚀1797.3 离散相轨道计算1877.4 传热与传质计算1887.5 喷雾模型1897.9 实例·操作——气动喷砂流场1947.10 实例·练习——水力旋流器的颗粒分离200第8讲组分输运与化学反应模型2078.1 实例·模仿——甲烷燃烧器模拟2078.4 实例·操作——输气管路泄漏扩散2208.5 实例·练习——液体燃料燃烧226第9讲转动模型2359.1 实例·模仿——十字搅拌器周围液体流动2359.5 实例·操作——活塞泵内流体流动2469.6 实例·练习——齿轮泵内流体流动253第10讲用户自定义函数26010.1 实例·模仿——入口非匀速管流26010.2 FLUENT的网格拓扑26510.6 实例·操作——液体蒸发28610.7 实例·练习——物体受冲运动294第11讲图形后处理30011.1 实例·模仿——90°弯管水流的FLUENT后处理30011.2.1 graphics and animations面板30711.2.2 plots面板31111.2.3 reports面板31311.3 TECPLOT后处理31611.3.2 TECPLOT绘图环境设置31811.4 实例·操作——单圆柱绕流的TECPLOT后处理32511.5 实例·练习——混合器内部流动的TECPLOT后处理3292011-10 精通CFD工程仿真与案例实战FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot 李鹏飞、徐敏义、王飞飞人民邮电出版社第1章CFD概述 1第2章网格基础与操作29第3章FLUENT基础与操作1143.1FLUENT求解，启动FLUENT与FLUENT并行计算1143.2FLUENT脚本文件自动运行1163.3FLUENT文件类型1173.7.2考虑自然对流问题的场合与方法1323.9模拟不考虑化学反应的组分传输过程1373.10化学反应流与燃烧模拟1383.10.12FLUENT燃烧模拟可能遇到的点火问题1543.11表面反应模拟1553.14多孔介质计算域1613.18设置亚松弛因子1933.19设置库朗数1943.20设置求解极限1943.21求解初始化1953.21.1全局初始化1953.21.2对初始值进行局部修补1963.22.2在FLUENT中设置定常状态的计算1973.23确认收敛性1973.24网格自适应1983.26FLUENT中常见警告的出现原因和解决方法199第4章后处理基础与操作2024.1.1创建点、线和面2024.1.12边界通量报告2134.1.13受力报告2144.1.14投影面积2154.1.15表面积分2154.1.16体积分2174.1.17参考值设定2184.2.8在Tecplot 360中绘制三维流场剖面图2334.2.9在Tecplot 360中制作动画2374.2.10在Tecplot 360中分析CFD数据240第5章利用GAMBIT划分网格2425.1网格实例一：二维圆筒燃烧器网格划分2425.2网格实例二：燃气灶网格划分2475.3网格实例三：引擎模型四面体划分2565.4网格实例四：机翼翼身组合体棱柱形网格划分260 5.5网格实例五：二维管道四边形网格划分2655.6网格实例六：三维管道六面体结构化网格2735.7网格实例七：三维弯管六面体结构化网格2805.8网格实例八：管内叶片三维六面体结构化网格289 5.9网格实例九：半球方体三维六面体结构化网格295 5.10网格实例十：托架三维六面体结构化网格303第6章综合实战案例一3126.1算例一：空调房间室内气流组织模拟3126.2算例二：管内流动的模拟3176.3算例三：外掠平板的流场与换热3296.4算例四：进气歧管的流动模拟3406.5算例五：渐缩渐扩管的无粘与可压缩流动模拟349 6.6算例六：模拟水箱的水波运动3586.7算例七：水平膜状沸腾3676.8算例八：机翼绕流可压缩流动的模拟3756.9算例九：利用欧拉模型解决搅拌器混合问题3846.10算例十：利用多相流混合模型和欧拉模型求解T形管流动3966.11算例十一：对固体燃料电池进行流体动力学模拟404第7章综合实战案例二4177.1算例十二：使用喷尿素法并利用选择性非催化还原法进行NOx模拟4177.3算例十三：使用混合物模型模拟质量和热量交换4247.4算例十四：使用用户自定义标量和用户自定义内存模拟电加热(欧姆加热)4307.5算例十五：顶盖驱动的腔体流动4417.6算例十六：引擎流场模拟4507.7算例十七：使用EBU(Eddy Break Up，涡破碎)模型模拟煤粉燃烧4697.8算例十八：多步焦炭反应模拟4837.9算例十九：利用EDC燃烧模型模拟扩散火焰4937.10算例二十：扩散射流火焰的PDF输运方程模型模拟5057.11算例二十一：模拟圆形通道的表面反应514第8章综合实战案例三5208.1算例二十二：模拟二维流化床的均匀流化作用5208.2算例二十三：液体燃料燃烧5258.3算例二十四：偏心环形管道的非牛顿流体流动模拟5378.4算例二十五：离心式鼓风机模拟5508.5算例二十六：圆柱绕流模拟5602012-01 FLUENT6.3流场分析从入门到精通周俊波等编著机械工业出版社第1章流体力学基础1.1 流体力学基本概念1.1.1 连续介质的概念1.1.2 流体的基本性质1.1.3 作用在流体上的力1.1.4 研究流体运动的方法1.2 流体运动的基本概念1.2.1 层流流动与紊流流动1.2.2 有旋流动与无旋流动1.2.3 声速与马赫数1.2.4 膨胀波与激波1.3 附面层理论1.3.1 附面层概念及附面层厚度1.3.2 附面层微分方程1.4 流体运动及换热的多维方程组1.4.1 物质导数1.4.2 不同形式的N-S方程1.4.3 能量方程与导热方程1.5 湍流模型第2章流体流动分析软件概述2.1 CFD软件简介2.1.1 CFD软件结构2.1.2 CFD软件的基本模型2.1.3 常用的CFD商用软件2.2 FLUENT软件简介2.2.1 FLUENT系列软件介绍2.2.2 FLUENT软件的结构及特点2.3 FLUENT6.3 软件包的安装及运行2.3.1 FLUENT6.3 软件包的安装2.3.2 FLUENT6.3 软件包的运行2.4 FLUENT6.3 的功能模块和分析过程2.4.1 FLUENT6.3 的功能模块2.4.2 FLUENT6.3 的分析过程第3章FLUENT6.3 的使用3.1.3 FLUENT6.3 的文本用户界面及Scheme表达式第4章网格生成软件GAMBIT4.3.1 三维直通管内的湍流模型与网格划分4.3.2 二维轴对称喷嘴模型与网格划分4.3.3 三维V形管道模型与网格划分4.3.4 二维搅拌模型与网格划分4.3.5 三维气体吸收塔模型与网格划分4.3.6 三管相贯模型与网格划分第5章Tecplot软件使用入门5.2 Tecplot软件绘图环境设置5.2.1 帧的创建和编辑5.2.2 网格和标尺的设定5.2.3 坐标系统5.3 Tecplot软件使用技巧5.3.3 三维视图显示5.4 Tecplot软件的数据格式5.4.1 Tecplot软件的数据层次5.4.2 多数据区域5.4.3 数据区域中的数据结构5.5 Tecplot软件对FLUENT软件的数据进行后处理5.5.1 Tecplot软件读取FLUENT软件的文件数据5.5.2 Tecplot软件后处理实例——三维弯管水流速度场模拟第6章UDF使用简介6.1.2 FLUENT软件中的网格拓扑6.1.3 FLUENT软件中的数据类型6.4 UDF应用实例——管道流动凝固过程第7章湍流模型模拟7.1.1 单方程模型7.1.2 标准k-模型7.1.3 重整化群k-模型7.1.4 可实现k-模型7.1.5 Reynolds应力模型7.1.6 大涡模拟7.2 湍流模型的设置7.3 湍流模型实例——瀑布流过圆柱形石块时的流场第8章多相流模型模拟8.1 FLUENT软件中的多相流模型8.3 多相流计算实例8.3.1 二维喷射流场模拟8.3.2 水油混合物T形管流动模拟第9章滑移网格模型模拟9.3 滑移网格实例分析——十字搅拌器流场模拟第10章动网格模型模拟10.3.1 二维实体入水模拟10.3.2 三维活塞在气缸中的运动模拟第11章物质运输和有限速率化学反应模型模拟11.1 有限速率化学反应11.2 燃烧模型11.3 组分传输和化学反应模型实例11.3.1 气体燃烧温度场模拟11.3.2 废气排放组分浓度模拟第12章并行计算12.1 开启并行求解器12.2 使用并行网络工作平台12.3 分割网格12.4 检测并提高并行性能第13章FLUENT6.3 综合应用实例13.1 二维三通管内流体的流动分析13.2 二维自然对流换热问题的分析13.3 喷嘴内气体流动分析2012-08 FLUENT基础入门与案例精通吴光中、宋婷婷、张毅电子工业出版社第1章FLUENT 14概述1.2.6 材料库1.7.2 使用Tecplot后处理第2章流体力学基础知识第3章计算流体力学基础3.1.1 从流体力学到CFD3.1.2 CFD的优势与劣势3.2 CFD的基础理论3.2.1 流体力学微分方程的数学性质3.2.2 离散方法3.2.3 湍流模型3.2.4 求解算法第4章ANSYS FLUENT的前后处理第5章经典算例——圆柱绕流5.1 物理模型简介5.2 小雷诺数下典型流场5.3 卡门涡街5.4 转捩与湍流5.4.1 转捩计算5.4.2 全湍流计算第6章辐射与自然对流模型第7章混合网格的应用第8章周期性流动模型第9章旋转参考系的应用第10章多孔介质模型第11章多参考系的应用第12章混合平面模型第13章多模块的应用13.1.1 FLUENT软件中的动网格模型13.1.2 FLUENT软件中的传热和辐射模型13.1.3 FLUENT软件中的气动噪声模型13.1.4 FLUENT软件中高精度的自由表面模型13.1.5 FLUENT软件中的离散相模型13.1.6 FLUENT软件中的欧拉多相流模型13.1.7 FLUENT软件中的混合分数多相流模型和空泡模型13.1.8 FLUENT软件中的湍流模型13.1.9 FLUENT软件中的化学反应模型13.2 PDF模型应用实例13.3 燃料电池应用第14章FLUENT多相流应用14.2 旋转镀膜14.3 湿蒸汽在拉瓦尔喷管中的凝结第15章UDF基础应用15.2 利用UDF自定义物性参数15.3 利用UDF求解多孔介质问题第16章飞行器气动计算应用16.3 ICEM CFD建模及网格划分第17章动网格高级应用17.2 水中落物第18章大涡模拟应用第19章并行计算19.2 并行计算实例第20章Tecplot后处理软件简介20.2 Tecplot后处理实例第21章FLUENT常见问题汇总21.1 常见原理与应用21.2 求解经验21.3 常见错误提示及其解决办法2013-01 FLUENT流体计算应用教程(第2版) 温正清华大学出版社第1章绪论第2章前处理方法介绍3章FLUENT基本模型及理论基础3.1 FLUENT物理模型综述3.1.1湍流模型3.1.2传热和辐射模型3.1.3欧拉多相流模型3.1.4离散相模型3.1.5混合分数多相流模型和空泡模型3.1.6气动噪声模型3.1.7高精度的自由表面模型3.1.8动网格模型3.2流体动力学理论基础3.2.1质量守恒方程3.2.2动量守恒方程3.2.3能量方程3.2.4湍流模型3.3传热学理论基础及应用3.3.1传热学控制方程3.3.2求解传热问题的基本步骤3.4辐射传热理论基础及应用3.4.1辐射传递方程3.4.2辐射模型类型设置过程3.4.3定义物质的辐射特性3.4.4辐射边界条件的设置3.4.5辐射模型的求解策略3.5化学反应模型基础及应用3.5.1化学反应模型理论3.5.2组分输运和化学反应问题的基本设置3.5.3定义混合物及其构成组分属性3.5.4定义组分的边界条件3.5.5化学混合和有限速率化学反应的求解步骤3.5.6输入CHEMKIN格式中的体积动力学机制3.6壁面表面化学反应和化学蒸汽沉积模型3.6.1表面组分和壁面表面化学反应理论基础3.6.2壁面表面化学反应模型的设置3.6.3 导入CHEMKIN格式的表面动力学机制3.7微粒表面化学反应模型3.7.1微粒表面化学反应模型理论基础3.7.2微粒表面化学反应模型的设置3.8 小结第4章FLUENT后处理4.1.1数据显示与文字报告的产生4.1.3流场函数的定义第5章FLUENT动网格应用5.2井火箭发射过程二维模拟5.3副油箱与飞机分离三维模拟第6章传热和辐射计算应用第7章FLUENT燃烧及化学反应应用一第8章FLUENT燃烧及化学反应应用二第9章FLUENT多相流应用第10章FLUENT经典实例2013-04 FLUENT14.0超级学习手册唐家鹏编著人民邮电出版社第1章流体力学与计算流体力学基础1第2章FLUENT软件介绍71第3章前处理方法99第4章后处理方法1334.1 FLUENT内置后处理方法1334.1.1 创建面1344.1.2 显示及着色处理1354.1.3 曲线绘制功能1404.1.4 通量报告和积分计算1414.2 WorkbenchCFD—Post通用后处理器1444.2.1 启动CFD—Post 1444.2.2 创建位置1454.2.3 颜色、渲染和视图1484.2.4 矢量图、云图及流线图的绘制1484.2.5 其他图形功能1494.2.6 变量列表与表达式列表1504.2.7 创建表格和图表1524.2.8 制作报告1554.2.9 动画制作1564.2.10 其他工具1574.2.11 多文件模式1574.3 Tecplot的用法158第5章FLUENT中常用的边界条件1805.3.1 用轮廓指定湍流参量1835.3.2 湍流参量的估算1835.4 FLUENT中常用的边界条件186 第6章导热问题的数值模拟2106.2 有内热源的导热问题的数值模拟2116.3 钢球非稳态冷却过程的数值模拟222第7章流体流动与传热的数值模拟2337.2 引射器内流场数值模拟2357.3 扇形教室空调通风的数值模拟2437.4 地埋管流固耦合换热的数值模拟2527.5 圆柱绕流流场的数值模拟2637.6 二维离心泵叶轮内流场数值模拟272第8章自然对流与辐射换热的数值模拟282 8.2 相连方腔内自然对流换热的数值模拟284 8.3 烟道内烟气对流辐射换热的数值模拟294第9章凝固和融化过程的数值模拟3089.1 凝固和融化模型概述3089.2 冰融化过程的数值模拟309第10章多相流模型的数值模拟31810.2 孔口自由出流的数值模拟32010.3 水中气泡上升过程的数值模拟33210.4 水流对沙滩冲刷过程的数值模拟34210.5 气穴现象的数值模拟353第11章离散相的数值模拟36311.2 引射器离散相流场的数值模拟36411.3 喷淋过程的数值模拟370第12章组分传输与气体燃烧的数值模拟380 12.2 室内甲醛污染物浓度的数值模拟38212.3 焦炉煤气燃烧的数值模拟390第13章动网格问题的数值模拟40213.2 两车交会过程的数值模拟40313.3 运动物体强制对流换热的数值模拟413 13.4 双叶轮旋转流场的数值模拟423第14章多孔介质内流动与换热的数值模拟434 14.2 多孔烧结矿内部流动换热的数值模拟435 14.3 三维多孔介质内部流动的数值模拟444。
基于Fluent的临界流文丘里喷嘴的内部流场仿真分析王丽辰;朱云;郑哈;蔡晴【摘要】针对目前无法对小喉径的临界流文丘里喷嘴内部流场进行检测的缺点,在建立喷嘴数学及物理模型的基础上,运用Fluent软件对喷嘴的内部流场进行模拟仿真.鉴于喷嘴结构对其流出系数及临界背压力比有较大的影响,通过数值模拟的方法对喷嘴内部不同位置处的速度场、压力场进行了分析,将仿真所得到的喷嘴的流量和临界背压力比同理论计算值和通过标准检定装置测试得到的实测值进行比较,并绘制了质量流量与背压力比的仿真及实测关系图,据此提出了在喷嘴制造方面上的建议.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2013(013)034【总页数】6页(P10392-10396,10402)【关键词】临界流文丘里喷嘴;Fluent;流出系数;临界背压力比【作者】王丽辰;朱云;郑哈;蔡晴【作者单位】中国计量学院机电工程学院,杭州310018;中国计量学院机电工程学院,杭州310018;中国计量学院机电工程学院,杭州310018;中国计量学院机电工程学院,杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TP391.9临界流文丘里喷嘴又称为音速喷嘴。
因其准确度高、重复性好等特点而在气体流量的测量领域内作为传输标准和标准表被广泛应用。
音速喷嘴的结构是实现临界流并保持的关键，其具体的依据是国际标准ISO 9300［1］。
本文描述的是圆筒形喉部喷嘴，其结构如图1所示。
图1 圆筒形喉部喷嘴轮廓图1中标注了对圆筒形喉部喷嘴各部分的尺寸要求。
1为入口段，是一段1/4圆环，其一端与入口平面相切，另一端与圆筒形喉部相切;2为喷嘴扩散段;3为直径最小的喉部区。
在对临界流文丘里喷嘴进行检定时，保持喷嘴上游入口处的滞止压力p0不变，逐渐的减小喷嘴出口的背压力比。
当背压力比达到一个临界值时，通过喷嘴的气体在喉部处的速度为当地音速，此时气体的质量流量也达到最大。
进一步降低背压力比，气体流量将保持不变。
基于 Fluent 的泽尼斯塔混合油滴上升过程模拟王俊宾;赵晨伟;唐年初【摘要】Miscella was deacidified by zenith method,which has many advantages such as refining higher acid value oil,reducing the chances of neutral oil being saponified,reducing residual oil in soapstock and reducing production cost.Under the optimal deacidifying process conditions,the flow of miscella in-side of zenith tower was simulated by Fluent software with VOF model.The phase distribution,velocity vector distribution,absolute velocity distribution and dynamic pressure distribution of miscella of the flow field inner the tower was obtained.The result showed that the dynamic characteristics of the droplet were obtained by pumping miscella into the zenith tower through single -nozzle,which provided a new re-search method and the necessary theoretical basis for the optimization of zenith tower and the design of the oil droplet distributor.In addition,by establishing numerical simulation method,the accurate and relia-ble results of liquid-liquid two-phase flow were obtained.%采用泽尼斯法对混合油进行脱酸，可以精炼高酸价油、降低中性油皂化机率、减少皂脚夹油、降低生产成本等。
前言回到顶部↑空气、水、油等易于流动的物质被统称为流体。
在力的作用下，流体的流动可引起能量的传递、转换和物质的传送，利用流体进行力传递、进行功和能转换的机械就称为流体机械。
比如，泵是一种将电能转换为流体动能并输送液体的机械；风机是一种将机械能或电能转换为风能的机械；水力发电机就是一种将水的势能和动能转换为电能的一种机械。
此类例子举不胜举，因此，流体机械与我们的生活和工作密切相关。
流体力学就是一门研究流体流动规律以及流体与固体相互作用的一门学科，研究的范围涉及到风扇的设计，发动机内气体的流动以及车辆外形的减阻设计，水利机械的工作原理，输油管道的铺设，供水系统的设计，乃至航海、航空和航天等领域内动力系统和外形设计等等。
自从1687年牛顿定律公布以来，直到本世纪50年代初，研究流体运动规律的主要方法有两种：一是实验研究，以实验为研究手段；另一种是理论分析方法，利用简单流动模型假设，给出某些问题的解析解。
前者耗费巨大，而后者对于较复杂的非线性流动现象目前还有些无能为力。
20世纪70年代以来，飞速发展起来的计算流体力学为实验研究和理论研究都起到了促进作用，也为简化流动模型提供了更多的依据，使很多分析方法得到发展和完善。
实验研究、理论分析方法和数值模拟已成为当前研究流体运动规律的三种基本方法。
任何流体运动的规律都是以质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律为基础的。
这些基本定律可由数学方程组来描述，如欧拉方程、N—S方程。
采用数值计算方法，通过计算机求解这些控制流体流动的数学方程，进而研究流体的运动规律，这样的学科就是计算流体力学。
尽管流动规律仍然满足质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，但流体力学不同于固体力学，一个根本原因就在于流体的流动过程中发生了巨大的形变，使问题求解变得异常复杂。
其控制方程属于非线性的偏微分方程，除几个简单问题之外，一般来说很难求得解析解。
为此，对具体问题进行数值求解就成为研究流体流动的一个重要的研究方向和方法，其基础就是计算流体力学。
对于大多数人来说，不必要掌握流体力学微分方程的求解以及进行计算流体力学的深人研究，但在工作中又需要对某些具体的流动过程进行分析、计算和研究，由此，计算准确、界面友好、使用简单，又能解决问题的大型商业计算机软件应运而生。
目前，比较著名的有FLUENT，CFX，STAR—CD等，本书将向读者介绍FLUENT软件。
本书是以基础知识、二维流动和三维流动的顺序编写而成的。
其中第一章是流体力学的基础知识和FLUENT软件简介，可作为后续内容的简单铺垫。
读者可在后面的学习中不断翻阅这一章，以期对所进行模拟的问题和结果有一个理论的说明。
第二章是二维流动数值模拟部分，建模和计算都比较简单，是本书的基础。
第三章是三维流动问题，建模和计算以及后处理都比较复杂。
由于篇幅的限制，本书不可能面面俱到并进行详细讲解，但相信读者通过本书的学习，一定能领会其中的技巧。
本书是利用FLUENT软件进行流体流动与传热计算的一本人门书籍，是以“跟我学”的形式编写的。
在编写中，所使用FLUENT的版本是6．0，GAMBIT的版本是2．0。
书中给出了11个具体的例子，读者只要按照书中的步骤一步一步进行，即可完成一个具体问题的数值模拟与分析。
通过本书中若干个例子的学习，读者可逐步掌握利用FLUENT 进行流体流动数值模拟的基本方法，进人流体流动与传热数值模拟这一广阔的领域，尽情地对所感兴趣的问题进行数值模拟和研究，在各自研究的领域内发挥各自的特点，不再受到流体流动问题的困扰。
本书第一章、第二章的第1，2，3，4，5节以及第三章的第1节由韩占忠编写；第三章的第2节由兰小平编写；第二章的第6节和第三章的第3，4，5节由王敬编写；全书由韩占忠总纂。
在本书的编写过程中，得到了北京理工大学机械与车辆工程学院王国玉教授的热心指导以及硕士研究生陶磊、张震等同学的大力协助，还得到了中国北方车辆研究所工程分析与可靠性中心的魏来生主任、汪建兵工程师和郭刘洋工程师的大力帮助，在此一并致谢。
本书既是广大工程技术人员利用FLUENT软件进行流体流动数值模拟计算的一本入门书，又可作为大专院校相关专业本科和硕士研究生的流体力学以及传热学的教学参考书。
鉴于编者水平有限，书中难免有不当之处，还请广大读者给予指正，不胜感谢。
编者2004年3月内容简介回到顶部↑书籍计算机书籍本书是利用界面友好、使用简单的大型商业计算机应用软件FLUENT进行流体流动与传热计算的一本入门书籍。
全书以“跟我学”的形式编写而成。
书中给出了11个实例，读者只要按照书中的步骤一步一步进行，即可完成一个具体问题的数值模拟与分析，进而逐步掌握利用FLUENT进行流体流动数值模拟的基本方法。
书中使用FLUENT 6．0版本，GAMBIT 2．0版本。
本书配有1张光盘，可对书中所举实例进行动画演示。
目录回到顶部↑第一章流体力学基础与fluent简介第一节概论一、流体的密度、重度和比重二、流体的黏性——牛顿流体与非牛顿流体三、流体的压缩性——可压缩与不可压缩流体四、液体的表面张力第二节流体力学中的力与压强一、质量力与表面力二、绝对压强、相对压强与真空度三、液体的汽化压强四、静压、动压和总压第三节能量损失与总流的能量方程一、沿程损失与局部损失二、总流的伯努里方程三、人口段与充分发展段第四节流体运动的描述一、定常流动与非定常流动二、流线与迹线三、流量与净通量四、有旋流动与有势流动.五、层流与湍流第五节亚音速与超音速流动一、音速与流速二、马赫数与马赫锥三、速度系数与临界参数四、可压缩流动的伯努里方程五、等熵滞止关系式第六节正激波与斜激波一、正激波二、斜激波第七节流体多维流动基本控制方程一、物质导数二、连续性方程三、n—s方程第八节边界层与物体阻力一、边界层及基本特征二、层流边界层微分方程三、边界层动量积分关系式四、物体阻力第九节湍流模型第十节 fluent简介一、程序的结构二、fluent程序可以求解的问题三、用fluent程序求解问题的步骤四、关于fluent求解器的说明五、fluent求解方法的选择六、边界条件的确定第二章二维流动与传热的数值计算第一节冷、热水混合器内部二维流动一、前处理——利用gambit建立计算模型第1步确定求解器第2步创建坐标网格图第3步由节点创建直线第4步创建圆弧边第5步创建小管嘴第6步由线组成面第7步确定边界线的内部节点分布并创建结构化网格第8步设置边界类型第9步输出网格并保存会话二、利用fluent进行混合器内流动与热交换的仿真计算第1步与网格相关的操作第2步建立求解模型第3步设置流体的物理属性第4步设置边界条件第5步求解第6步显示计算结果第7步使用二阶离散化方法重新计算第8步自适应性网格修改功能小结课后练习第二节喷管内二维非定常流动一、利用gambit建立计算模型第1步确定求解器第2步创建坐标网格图和边界线的节点第3步由节点创建直线第4步利用圆角功能对i点处的角倒成圆弧第5步由边线创建面第6步定义边线上的节点分布第7步创建结构化网格第8步设置边界类型第9步输出网格并保存会话第1步与网格相关的操作第2步确定长度单位第3步建立求解模型第4步设置流体属性第5步设置工作压强为0 atm第6步设置边界条件第7步求解定常流动第8步非定常边界条件设置以及非定常流动的计算第9步求解非定常流第10步对非定常流动计算数据的保存与后处理小结课后练习第三节三角翼的可压缩外部绕流一、利用gambit建立计算模型第1步启动gambit，并选择求解器为fluent5／6 第2步创建节点第3步由节点连成线第4步由边线创建面第5步创建网格第6步设置边界类型第7步输出网格文件二、利用fluent进行仿真计算第1步启动fluent 2d求解器并读入网格文件第2步网格检查与确定长度单位第3步建立计算模型第4步设置流体材料属性第5步设置工作压强第6步设置边界条件第7步利用求解器进行求解第8步计算结果的后处理小结课后练习第四节三角翼不可压缩的外部绕流(空化模型应用) 第1步启动fluent 2d求解器并读入网格文件第2步网格检查与确定长度单位第3步设置求解器第4步设置流体材料及其物理性质第5步设置流体的流相第6步设置边界条件第7步求解第8步对计算结果的后处理小结课后练习第五节 vof模型的应用第1步启动gambit并选择fluent5／6求解器第2步建立坐标网格并创建节点第3步由节点连成直线段第4步创建圆弧第5步创建线段的交点g第6步将两条线在g点处分别断开第7步删除dg直线和fg弧线第8步由边创建面第9步定义边线上的节点分布第10步在面上创建结构化网格第11步设置边界类型第12步输出网格文件并保存会话二、利用fluent 2d求解器进行求解第1步读入、显示网格并设置长度单位第2步设置求解器第3步设置流体材料及属性第4步设置基本相和第二相第5步运算环境设置第6步设置边界条件第7步求解第8步计算结果的后处理小结第六节组分传输与气体燃烧一、利用gambit建立计算模型第1步打开gambit第2步对空气进口边界进行分网第3步设置边界条件第4步输出2d网格二、利用fluent-2d求解器进行模拟计算第1步与网格相关的操作第2步设置求解模型第3步流体材料设置第4步边界条件设置第5步使用常比热容的初始化并求解第6步采用变比热容的解法第7步后处理第8步 nox预测小结第三章三维流动与传热的数值计算第一节冷、热水混合器内的三维流动与换热一、利用gambit建立混合器计算模型第1步启动gambit并选定求解器(fluent5／6) 第2步创建混合器主体第4步去掉小圆柱体与大圆柱体相交的多余部分，并将三个圆柱体联结成一个整体第5步创建主体下部的圆锥第6步创建出流小管第7步将混合器上部、渐缩部分和下部出流小管组合为一个整体，第8步对混合器内区域划分网格第9步检查网格划分情况第10步设置边界类型第11步输出网格文件(．msh)二、利用fluent 3d求解器进行求解第1步检查网格并定义长度单位第2步创建计算模型第3步设置流体的材料属性第4步设置边界条件第5步求解初始化第6步设置监视器第7步保存case文件第8步求解计算第9步保存计算结果三、计算结果的后处理第1步读入case和data文件第2步显示网格第3步创建等(坐标)值面第4步绘制温度与压强分布图第5步绘制速度矢量图第6步绘制流体质点的迹线第7步绘制xy曲线小结课后练习第二节粘性流体通过圆管弯头段的三维流动一、前处理——利用gambit建立计算模型第1步确定求解器第2步创建圆环第3步创建立方体第4步移动立方体第5步分割圆环第6步删除3／4圆环第7步建立弯管直段第8步移动弯管直段第9步整合弯管和直段第10步边界层的设定第11步划分面网格第12步划分体网格第13步定义边界类型第14步输出网格文件第1步启动fluent，进入3d模式第2步读入网格数据第3步网格检查第4步显示网格第5步建立求解模型第6步设置标准湍流模型第7步设置流体的物理属性第h步设置边界条件第9步求解控制第10步求解第11步显示初步计算结果第12步流线显示小结第三节三维稳态热传导问题一、利用gambit进行网格划分第1步导入几何模型第2步选取求解器第3步网格划分第4步边界条件设置第5步网格检查第6步输出网格二、利用fluent-3d求解器进行数值模拟计算第1步在fluent中读入网格文件第2步选取求解器第3步材料设置第4步边界条件第5步求解控制第6步后处理小结第四节动网格问题一、利用fluent-3d进行计算第1步与网格有关的操作第2步模型没置第3步材料设置第4步边界条件设置第5步网格运动设置第6步求解二、利用fluent—3d进行后处理第1步检查最后一个时间步(bdc)的解第2步检查上死点的解第3步回放温度等高线动画第4步显示上死点时缸内的流动矢量切面小结第五节叶轮机械的mixing plane模型第1步网格第2步单位设置第3步计算模型设置第4步混合面(mixing plane)设置第5步流体材料设置第6步边界条件设置第7步求解二、利用fluent-3d进行后处理第1步生成后处理的—个等值画第2步显示速度矢量第3步平面x=0上绘全压的周向平均量第4步显示全压的等高线图小结附录参考文献。
