О применении программно-вычислительного комплекса FLUENT для моделирования теплофизических

О применении программно-вычислительного комплекса FLUENT для моделирования теплофизических процессов Ст. Дорохина О. (ЭТ-06 -1) Под руководством проф. Арутюнова В. А.

О преимуществах CFD (Computational Fluid Dynamics) – вычислительная гидродинамика. l l l Существенно экономит время и затраты на проведение исследовательских работ В ряде случаев компьютерный эксперимент является единственно возможным Позволяет правильно понять и осмыслить наблюдаемые эффекты

FLUENT – современный программный комплекс, предназначенный для решения задач механики жидкостей и газов. Включает : l невязкие, ламинарные и турбулентные потоки; l различные виды конвекции, сопряженный теплообмен и излучение; l многофазные модели, химические реакции и горение.

GAMBIT l l l Создает двухмерные и трехмерные расчетные области Позволяет генерировать различные типы сеток: структурированную гексаидальную, неструктурированную гексаидальную и тетраидальную сетки, пограничные слои с комбинированными сетками Импортирует геометрию из других САD систем с поиском и исправлением возникающих при этом проблем нестыковки объектов

Постановка задачи l Рассматривается стационарное осесимметричное турбулентное неизотермическое течение вязкой несжимаемой жидкости в цилиндрическом канале с внезапным расширением. l Геометрические характеристики области исследования: L 1=1 м; L 2=0, 5 м; R 1=0, 025 м; R 2=0, 04 м; Т 1=300 К при 0 < x ≤ L 1; Т 2= 310 К при x > L 1. Теплофизические свойства жидкости постоянные: ρ=1, 225 кг/м 3, ν=14, 6· 10 -6 м 2/с, Pr=0, 74. На входе в канал распределение скорости равномерное и имеет значение 5, 616 м/с, что соответствует Red 1=19233. Температура поступающего в канал потока равна T=300 К, кинетическая энергия турбулентности k=0, 47 м 2/с2, диссипация энергии турбулентности ε=32, 2 м 2/с3. l l

Математическая постановка задачи Уравнение неразрывности Уравнение движения Уравнение энергии

Результаты расчета Распределение температуры и линии тока в трубе с внезапным расширением

Результаты расчета Распределение коэффициента трения на стенках трубы и распределение локального числа Нуссельта за внезапным расширением

l Рассматривается ламинарное течение вязкой несжимаемой жидкости в Z-образном канале при Re=10 и Pr=0, 71. Расстояние между параллельными стенками канала равно 0, 015 м, скорость потока на входе - 0, 01 м/с, температура - 300 К. Длина входного предвключенного участка канала равна 0, 03 м, выходного 0, 05 м. Верхняя стенка теплоизолирована, нижняя имеет температуру 330 К. Постановка задачи Распределение температуры по сечению канала и вектор скорости в Z-образном канале

Применение ПВК FLUENT l Точность расчета и широкий набор моделей позволяют использовать FLUENT при исследовании технологических процессов, проектировании теплового технологического оборудования в промышленности. l Использование пакета FLUENT для разработки математических моделей сложных промышленных процессов широко распространено в практике зарубежных исследователей. l Актуально использование данного комплекса в образовательнопедагогической практике для подготовки специалистов и магистров, изучающих явления теплофизических процессов.

Спасибо за внимание!