基于Fluent软件炉内冷态空气动力场数值模拟研究

基于FLUENT的管壳式换热器流场的数值模拟与分析鲍苏洋（南京工业大学机械与动力工程学院，南京210009)摘要:通过简化管壳式换热器模型，采用非结构网格划分，选用κ-ε湍流模型，应用CFD 软件FLUENT 对壳程流体流动和传热过程进行了数值模拟，得到了不同折流板间距情况下壳程流体温度场、压力场以及速度场的分布情况。

分析了折流板间距对壳程流体流场分布、换热器传热速率以及压力损失的影响，并得出了进口流速与传热量和压力损失之间的关系。

模拟结果与理论研究结果相符合，对管壳式换热器的设计和改进有一定的参考价值。

关键词:化工机械; 换热器; 数值模拟; 温度场; 速度场; 压力场Numerical Simulation and Analysis of Flow Field in Shell-and-Tube Heat Exchanger Based on FLUENTSuyang BAO( School of Mechanical and Power Engineering，Nanjing University of Technology，Nanjing 210009，China)Abstract: By simplified the model of shell-and-tube heat exchangers，adopted the unstructured mesh，chose the κ-εturbulence model to gain the static temperature field，velocity field and static pressure field distribution of shell by taking numerical simulation of the shell side turbulent flow and heat transfer process with the CFD software FLUENT at different baffle spacing．Analyzed the effect of baffle spacing on the distribution of shell fluid flow，heat transfer rate and pressure drop，also acquired the relationship between inlet velocity and heat transfer rate，pressure drop．The simulation results consistent with the theoretical results of shell-and-tube heat exchangers，which can be a reference for the design and improvement of shell-and-tube heat exchangers．Key words: chemical machinery; heat exchanger; numerical simulation; temperature field; velocity field; pressure field0 引言换热器是石油化工行业广泛应用的工艺设备，换热器不仅能够合理调节工艺介质的温度以满足生产工艺的需要，同时也是余热回收利用的有效设备［1］。

炼油行业空冷器防腐蚀的CFD研究进展唐晓旭;于凤昌;高芒来;张宏飞【摘要】The status-quo of air coolers corrosion is introduced, and main causes of corrosion of air coolers are analyzed. The corrosions are mainly the corrosion of low - temperature HC1 - H2 S - H20 corrosion in whichHC1 corrosion dominates and the corrosion by fluid impingement erosion. The research of air coolers corrosion by CFD method is summarized. The numerical simulation provides a new method for corrosion research, which coolers helpful o understand the mechanisms and root causes of the air cooler corrosion. It also provides a reliable theoretical basis for optimization of air coolers design and process corrosion prevention by CFC simulation calculation, determination of dew point location, analysis of air cooler erosion, determination of locations of the air cooler which are subject to corrosion and prediction of corrosion rate of the air cooler tubes. Recommendations of application of CFD in air cooler corrosion protection in petroleum refining industry are presented.%介绍了空冷器的腐蚀现状，分析了空冷器的主要腐蚀原因，即由HCl占主导的低温HCl-H2S—H2O体系腐蚀和流体冲刷腐蚀造成。

基于FLUENT的风力发电机流场仿真研究共3篇基于FLUENT的风力发电机流场仿真研究1随着环保意识的增强和可再生能源的广泛应用，风力发电成为了备受关注的一种清洁能源。

在风力发电机的设计和研发过程中，对其流场特性的研究至关重要。

FLUENT作为一种基于CFD （计算流体力学）的软件，可以用来模拟风力发电机的流场，对其性能进行评估、优化与改进。

风力发电机是一种将风能转换为电能的设备，其主要结构由叶片、轮毂、塔架、发电机等组成。

在风能的作用下，叶片旋转，带动轮毂旋转，进而带动发电机发电。

因此，叶片的aerodynamic design 对风力发电的效率至关重要。

基于FLUENT的流场仿真可以模拟风力发电机的空气流动情况，包括空气流速、压力分布、湍流情况等。

通过分析仿真结果，可以优化叶片的 aerodynamic design，提高风力发电机的效率和输出能力。

风力发电机在不同的气候条件和地形条件下的效果不同。

通过FLUENT的流场仿真，可以对不同环境条件下的风力发电机进行模拟和测试。

同时，在风力发电机的设计过程中，FLUENT可以用来预测其性能参数，包括功率、转速、风速等。

通过不断调整和优化设计方案，可以取得更好的性能表现。

除了叶片设计和性能预测，FLUENT还可以用来研究风力发电机与周围环境的相互影响。

在实际应用中，风力发电机一般建设在开阔的地区，因此其周围环境可能会对其性能产生影响。

比如在高低起伏的地形中，风力发电机的性能可能因叶片在不同高度处风阻不同而受到影响。

通过FLUENT的流场仿真，可以对不同地形条件下的风力发电机进行模拟，了解其周围环境对其性能的影响，进而制定相应的优化措施。

总之，基于FLUENT的风力发电机流场仿真研究可以为风力发电的设计和开发提供重要的支持和指导。

通过精确的流场模拟和优化，可以使风力发电机的性能得到最大化的提高，为可再生能源的推广和利用做出贡献基于FLUENT的风力发电机流场仿真研究是提高风力发电机性能的有效途径。

空调房间流场温度场的fluent模拟报告1. 引言1.1 概述空调在现代生活中扮演着重要的角色，它可以有效地改善室内环境，并为人们提供舒适的居住和工作条件。

空调房间的流场温度场分布是一个关键因素，对室内温度均匀性、舒适性以及能源消耗等方面都有着重要影响。

因此，对空调房间的流场温度场进行模拟与分析具有重要意义。

1.2 文章结构本文主要围绕着空调房间流场温度场的Fluent模拟展开研究。

文章共分为五个部分：引言、流场温度场模拟方法、模拟结果与分析、参数优化与仿真结果验证以及结论与展望。

每个部分都包含了具体的子章节，以便系统地介绍和阐述相关内容。

1.3 目的本文旨在使用Fluent软件对空调房间的流场温度场进行详细模拟，并通过分析结果和验证方法，评估其在不同工况下的效果。

同时，本文还将探讨如何优化空调参数以实现更好的温度均匀性，并展望存在问题并提出改进方向。

以上是对文章引言部分内容的详细清晰撰写。

2. 流场温度场模拟方法2.1 空调流场模拟概述空调房间的流动和温度场模拟是通过计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）方法实现的。

该方法基于Navier-Stokes方程，并结合大气物理学、传热学和传质学等知识原理，对空气在房间内的流动特性进行数值分析。

通过该模拟方法可以了解空调房间中的气流运动规律以及温度分布情况，进而为空调系统设计和优化提供有效依据。

2.2 Fluent软件介绍Fluent是一种常用的CFD仿真软件，广泛应用于各种工程领域。

它提供了强大的求解器和前后处理器，可实现复杂流体问题的数值模拟和分析。

在本文中，我们采用Fluent软件进行空调房间流场温度场仿真模拟。

2.3 模型建立与边界条件设定在进行流场温度场模拟前，需要建立几何模型并设置边界条件。

首先，根据实际情况绘制出空调房间的几何图形，并导入Fluent软件进行后续处理。

然后需要定义边界条件，包括房间墙壁、入口和出口等。

基于FLUENT的房间内组分的流动特性仿真分析1、设计参数FLUENT已经广泛用于复杂的化工反应工程、流线设计及环境监测等诸多领域，可以用于解决流体的流动特性、相间转换过程、热质耦合传递等复杂问题，可以直接形象地分析在空间和时间域上连续性的物理场，为优化操作条件提供了丰富的理论指导和可靠的依据为了更好地了解内部的传热传质过程，充分研究床层内部的流动特性具有重要意义。

计算流体动力学(CFD)在流体流动和传热传质过程中，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的交叉科学。

ANSYS FLUENT是一种将流体力学，有限元结合的数值求解平台，同时具有图像显示功能。

该平台主要应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值计算和分析研究，以解决各种实际问题。

计算流体力学ANSYS FLUENT与实验法相比有以下几个优点：相对试验过程，可以提供比更加细致、全面的数据；研发费用低，明显缩短产品的研发周期，提高科研工作者工作效率的特点；数值平台仿真分析，可以为试验提供一定的理论参考和指导作用。

本文模拟了房间里的气流和传热，这个房间排风系排烟过程。

几何尺寸，其中长宽高分别为7.8m,4.2m，3.1m，房间壁面厚度为0.2m，壁面材料混凝土（密度2719kg/m3，定压比容1500J/kg.K，热导率200.4W/m.K），具体的布局图。

研究对象:某南方城市的房间模型如下图所示，房间高3.3m，在每个房间上方布置了组分进风口和回风口。

速度为0.6m/s，温度为40.5℃，如图0所示。

2、建立计算模型与划分网格本文主要是分析利用FLUENT进行房间内流动的仿真计算，因此主要分析fluent的过程。

针对网格划分过程简略。

图1 房间内流域模型2.2划分网格图2 数值计算流域的几何模型(1)几何模型的建立通过三维软件建好后，然后保存为step格式，然后导入到ICEM中，如图2所示。

（2）划分流域的面网格单击选中操作工具栏中的网格绘制图标，并在绘制网格mesh界面下单击选中体网格。

1、设备系统概述1.1内蒙古大唐托克托发电有限责任公司一期工程为2×600MW汽轮发电机组，其中锅炉岛为哈尔滨锅炉厂引进美国ABB-CE技术设计制造HG-2008/17.4-YM5型亚临界、一次中间再热、单炉膛、Π型布置、四角切圆燃烧、平衡通风、紧身封闭布置、固态排渣、强制循环汽包型燃煤锅炉。

1.2本锅炉炉膛截面尺寸为：18542mm（宽）×17448mm（深），采用四角布置的双切圆、摆动式燃烧器，两个切圆直径分别为φ1882和φ1458。

其燃烧器采用水平浓淡煤粉燃烧技术，其原理就是利用煤粉进入燃烧器一次风喷嘴体后经百叶窗的离心分离作用，将煤粉气流分成浓淡两部分，两部分之间用隔板分开，浓相气流着火特性好；另外燃烧器出口处设有带波纹形的稳燃钝体，有助于高温烟气回流区的形成。

这两种结构的结合提高了低负荷稳定运行的能力。

1.3燃烧器采用ABB-CE技术的传统大风箱结构，由隔板将大风箱分隔成若干风室，其中顶部燃尽风室三个，上端部辅助风室一个，煤粉风室六个，油风室四个，中间辅助风室三个，下端部辅助风室一个，共有五种18个风室。

其中顶部燃尽风室喷嘴可作手动12°水平摆动以起到削弱炉膛上部的气流旋转减少炉膛出口烟温偏差的作用，辅助风喷嘴及油配风喷嘴可作±30°上下摆动，6个煤粉一次风喷口可作±27°上下摆动。

为防止通过燃烧器风箱的二次风产生过大的涡流，减少阻力损失，改善由于在燃烧器风箱内气流转向所引起的偏斜，在燃烧器风室内均设置了一块或两块导流板，这些导流板和各个喷嘴内设置的垂直和水平相交的导流板同炉膛的水冷壁大切角结构形成了对切向燃烧器系统一、二次风各股射流的综合控制，以防止进入炉膛的气流偏斜，从而保证炉膛内形成良好的空气动力场。

另外在油燃烧器喷嘴中设置了专门的稳燃叶轮，以在喷嘴处建立和维持一个回流区，从而得到稳定的火焰，回流区里产生的炽热光环给燃油提供了连续的点火热源。

2020年增刊前言水泥工程系统粉体物料的主要输送方式是气力输送，包括气力输送泵，气力提升泵，仓式泵，料封泵，空气输送斜槽等设备。

气力输送系统由气力输送设备和管道组成，在输送过程中，由于粉体和输送管道的相互作用，导致输送过程效率下降，同时粉体颗粒对管道造成冲蚀磨损。

计算流体力学（CFD ）是计算机辅助工程（CAE ）的主要分支，广泛应用于科学研究、工程设计中。

Fluent 是目前国际上通用的商用CFD 软件包，用于模拟复杂条件下的流动、热传递和化学反应。

本文基于Fluent 软件对气力输送管路的弯管两相流场进行了定性仿真模拟，简要介绍Fluent 程序求解步骤，为输送管路的优化设计和复杂流体分析提供理论依据。

1模型建立本文选用某工程输送管道一段80°弯管建立简化模型：弯管内径d =150mm ，弯管半径R =300mm ，进口直段长度500mm ，弯管出口角度80°，出口直段长度500mm ，模型剖面示意见图1。

入口出口50050080°150ΦR 300图1弯管模型基于Fluent 软件平台对流场的模拟包括：（1）前处理器：可以通过GAMBIT 模块建立计算模型、进行网格划分，也可以通过导入其它主流建模软件模型或中间格式，使用Fluent Meshing 模块划分网格；（2）求解器：基于Fluent 进行参数设置和求解计算。

求解器是流体计算软件的核心．可对基于非结构化网格进行求解；（3）后处理器：通过对计算结果的后处理，实现图形图表化的输出显示。

本次使用SolidWorks 软件3D 建模，导入FluentFlow Meshing 模块进行划分网格，网格划分质量会直接影响到计算结果。

为了平衡计算工作量和计算的准确性，此次计算共划分弯管六面体网格数量75540个。

经检查网格质量良好，见图2。

图2弯管网格模型2求解计算粉体颗粒随高速气流在管道里流动，气体是连续相，粉体是离散相，这是典型的气固两相流模型。

大空间室内气流组织的数值模拟与设计应用摘要：本文根据计算流体动力学（computational fluid mechanics， cfd）理论，利用基于控制体积的数值模拟方法对大空间区域的气流组织进行模拟计算，通过比较分析冬、夏两个季节的设备余压、送风风速以及送风角度等参数，获得优化的空调设计条件：选用机外余压为120pa的vrv空调室内机，风量、风速在一定范围内可调，采用可调式球型喷口作为送风风口，百叶风口作为回风口，侧送上回的气流组织形式。

关键词：vrv空调系统；气流组织；cfd；数值模拟；射流1 引言随着现代人们生活水平的提高，高大空间在建筑物内应用越来越广泛，人们对大空间的室内环境也提出了更高的要求。

建筑空间内的气流组织形式决定了空调区人员的舒适性以及空调能耗的多少，因此各种气流组织形式在高大空间中的应用引起了广泛讨论。

李琳等对分层空调、置换通风、地板送风以及碰撞射流等四种形式作了相应分析和比较[1～6]。

为了评价空气入流条件对空气流动情况的影响，赵彬等提出应用于空气流动数值模拟的风口模型新思路[7]；罗卓英等应用n点风口模型模拟百叶风口在空调房间内的影响[8]；任荣等比较了喷口风口和喷口加二次气流送风形式对冬季分层空调的影响[9]。

本文以江苏淮安玖珑湾商务中心销售大厅作为研究对象（图1），借助cfd软件进行数值模拟计算，得出最优的空调设计条件。

2 项目概况江苏省淮安市玖珑湾项目商务中心，总建筑面积5979.22平方米，建筑高度18.4米，共3层高，属于一类公共建筑。

主要功能包括销售大厅、餐饮、恒温游泳池、运动健身区、展厅等。

根据建筑使用功能、使用时间以及业态管理方式的不同，结合当地不同季节的冷、热需求特点，以及空调系统布置位置的局限，选用变制冷剂流量（variable refrigerant volume，vrv）空调系统，进行夏季供冷，冬季供暖。

由于业主装修的方案，限制该空间只能使用侧送上回的气流组织形式，故采用数值模拟的方法来进行辅助分析，帮助解决暖通设计中设备机外余压、风口选型、风口出流速度及出流角度等参数问题。

第57卷 第2期Vol. 57 No. 22019年2月February 2019农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERINGdoi:10.3969/j.issn.1673-3142.2019.02.013基于CFD的FSE赛车空气动力学套件研究曾繁俊，阳林，万婷婷，钟兴华，李金畅，邱灿文（510006 广东省 广州市 广东工业大学 机电工程学院）[摘要]利用CFD技术对FSE电动赛车进行车身外流场的仿真分析，对比加装空气动力学套件前后车身表面的气流情况。

在确定空气动力学套件产生下压力的大小和对整车气流的影响后，根据FSC的比赛规则确定适合不同比赛项目的尾翼攻角组合。

最后按一定的变化梯度改变尾翼襟翼的攻角，探究赛车气动参数随攻角改变的变化规律，为后续可调尾翼系统的开发提供参考。

[关键词] FSE赛车；CFD；尾翼；外流场仿真[中图分类号] U469.6+96 [文献标识码] A [文章编号] 1673-3142(2019)02-0054-05Research of FSE racing Car Aerodynamics Devices Based on CFDZeng Fanjun, Yang Lin, Wan Tingting, Zhong Xinghua, Li Jinchang, Qiu Canwen(School of Electro-mechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou City, Guangdong Province 510006, China) [Abstract] Simulation analysis of external flow field of FSE electric car is carried out by using CFD technology for comparison of air flow on the surface of car body before and after installation of aerodynamics devices. After determining the magnitude of the pressure generated by the aerodynamics devices and the impact on the airflow of the whole vehicle, the combination of the tail angle of attack suitable for different competitions is determined according to the rules of FSC. Finally, the angles of the rear wing are changed according to a certain change gradient to explore the change law of the aerodynamic parameters of a racing car with the angle change. It provides a reference for the development of the DRS system.[Key words] FSE racing car; CFD; rear wing; outflow field simulation0 引言为促进电动汽车的发展，德国、英国、日本等国家先后开始举办FSE（Formula Student Electric，电动方程式汽车大赛）。

基于Fluent的发动机NOx 排放仿真分析2 杭州光萤建工有限公司杭州 310000摘要：利用Fluent软件建立燃烧室三维动网格模型对国产某柴油机性能及排放水平进行仿真研究。

通过分析发现，发动机在燃烧过程中，随着EGR率的提高，NOx排放水平明显下降，动力性有一定程度的下降；发动机在不同工况下适用的EGR率不同，在同一转速下，EGR率随负荷增加而减少。

关键词：EGR；Fluent；NOx排放中图分类号：TH112文献标识码：A0 引言EGR（Engine Gas Recirculation）技术是将发动机排出的一部分废气通过控制管路引入到进气道与空气混合，进入气缸再燃烧的方法。

NOx 是废气排放控制中的主要气体之一，它形成于高温富氧的条件，引入 EGR 后温度峰值和进氧量的降低限制了 NOx 生成条件，EGR 率对发动机的 NOx 排放量影响很大，随着EGR 率的增加，发动机的 NOx 的排放量大幅度下降，大负荷时尤为显著。

目前，EGR 技术是满足国四排放标准的方案之一。

因 EGR 技术导入的是高温废气，若不对 EGR 气体冷却，炙热的回流废气将导致缸内燃烧温度和压力的大幅度升高，抵消 EGR 的作用，还会损坏发动机[1]。

因此，需要对 EGR 循环进行冷却。

EGR冷却器是一种换热器，不仅要满足热交换器的基本要求，还要满足自身冷却温度不能过低的特殊要求[2]，使其能实现控制性冷却。

本文从 EGR 最基本的流场和传热分析入手，研究不用EGR率的NOx 排放情况。

1 柴油机燃烧室模型1.1 模型建立本文中采用的发动机是一台2.0L4缸高压共轨涡轮增压柴油机，发动气缸直径为83mm，冲程长92mm，连杆长度为148mm。

发动机燃烧室采用ω型活塞顶，同时不设置预燃室。

表1 参数表1.2 网格划分由于活塞冲程为92mm，同时整个燃烧过程燃烧室始终处于高速运动状态，所以网格参数不宜过大，一般选用面网格尺寸在0.5-1mm之间，体网格尺寸应为8mm以下。

基于Fluent的超音速喷嘴的数值模拟及结构优化高全杰;汤红军;汪朝晖;贺勇【摘要】对超音速laval喷嘴进行了热力学计算及几何参数计算，确定了喷嘴的几何尺寸。

利用Fluent软件对喷嘴内流场进行数值模拟，得到了喷嘴内流场的分布规律。

改变喷嘴的结构，分析了收缩段和扩张段的不同结构对喷嘴出口速度的影响。

结果表明，喷嘴内气流的温度和压力逐渐减小，速度逐渐增大，说明了气流经历的是减压增速降温的膨胀过程，并验证了喷嘴设计的合理性。

收缩段的结构对喷嘴出口速度基本没有影响，而出口直径对出口速度有较大影响，并以此为依据得出了结构优化后的喷嘴尺寸，对于今后超音速喷嘴的理论研究及优化设计具有一定的参考作用。

【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P88-90,108)【关键词】laval喷嘴;数值模拟;流场;结构优化【作者】高全杰;汤红军;汪朝晖;贺勇【作者单位】武汉科技大学机械自动化学院，武汉430080;武汉科技大学机械自动化学院，武汉430080;武汉科技大学机械自动化学院，武汉430080;武汉科技大学机械自动化学院，武汉430080【正文语种】中文【中图分类】TH16;TK263.40 引言超音速Laval喷嘴是超音速设备中的核心部件，在天然气脱水和重烃分离[1]、转炉炼钢[2]、冷喷涂[3]、激光切割[4]等工业生产领域具有广泛应用。

因此，确定合理的喷嘴尺寸结构，优化喷嘴的性能，是提高超音速设备工作效率的重要途径。

目前对于超音速喷嘴的设计还主要依赖于经验和实验，缺乏一套完整的理论计算方法。

本文根据气体动力学的方法设计出了满足条件的超音速喷嘴[5,6]，并通过对喷嘴的优化，为喷嘴的设计、制造及优化提供了参考和指导。

同时，对喷嘴内部流场进行数值模拟，找出了喷嘴流场的各状态参数的变化规律，为超音速喷嘴的理论研究奠定了基础[7,8]。

1 喷嘴的结构设计及尺寸的确定1.1 喷嘴结构的设计在超音速喷嘴中，气体的流动是非等嫡的且可压缩的。

fluent中的kinetic-theory 概述说明1. 引言1.1 概述本文旨在探讨Fluent中的kinetic-theory模块，该模块是流体动力学模拟中的重要组成部分。

通过分析分子动力学理论、理想气体模型以及Fluent软件的特点和应用，我们将详细介绍kinetic-theory在流体动力学模拟中的作用和运用。

1.2 文章结构本文共分为五个主要部分：引言、Kinetic-Theory的基本概念、Fluent软件简介、具体步骤与操作方法以及结论与展望。

在引言部分，我们将简要介绍整篇文章的内容框架，并阐明每个部分的意义和目标。

接下来，将深入探讨Kinetic-Theory的基本概念、Fluent软件的特点以及kinetic-theory模块在流体动力学模拟中的应用。

然后，我们会提供具体步骤和操作方法来进行kinetic-theory模拟，并解读结果。

最后，在结论与展望部分，我们将总结主要观察到的发现和结果，并展望未来研究方向。

1.3 目的本文旨在帮助读者了解Kinetic-Theory在流体动力学模拟中的重要性和实际应用。

通过详细介绍Fluent软件中的kinetic-theory模块，读者可以掌握如何进行流体动力学模拟，并了解这一方法的局限性和优势。

同时，我们希望通过展望未来研究方向，激发读者对该领域的进一步探索和创新。

请注意，以上内容仅为引言部分的简要说明，真正撰写文章时需要进一步扩展和详细阐述相关内容。

2. Kinetic-Theory的基本概念2.1 分子动力学理论简介分子动力学理论是一种通过模拟和描述分子之间相互作用而研究物质性质和行为的方法。

它基于统计力学原理，使用微观层面的模型来揭示物质在宏观尺度上的行为。

在分子动力学理论中，分子被视为具有一定质量、速度和位置的粒子。

通过追踪这些粒子及其相互作用，可以研究物质的宏观性质，如温度、压力和流体流动等。

2.2 理想气体模型理想气体模型是分子动力学中常用的模型之一。