地埋管换热仿真从入门到进阶专题90讲:基于Workbench单管/管群/U型管和螺旋管工程案例实战

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共90讲 更新到第107讲
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本课适合哪些人学习:

1、学习型仿真工程师

2、理解有限元基本概念、熟悉仿真分析流程的工程师

3、从事换热仿真的工程师

4、ANSYS-SCDM、ANSYS MESHING、GAMBIT、FLUENT、TECPLOT、CFD POST软件学习和应用者

5、对地埋管(单管、管群;U型管、螺旋管)换热性能研究的在校学生和教师


你会得到什么:

1、FLUENT换热仿真的基本操作方法和原理;

2、U型地埋管、管群仿真的处理方式,ANSYS MESH网格制作方法;螺旋地埋管仿真的处理方式,ANSYS MESH、GAMBIT局部加密网格制作方法;

3、FLUENT相关软件的应用方式。

4、地下水渗流的处理方式;

5、相变模型的应用。

5、多孔介质模型的应用。

6、为订阅用户开具电子发票,所有订阅用户均可获得相关案例的模型源文件和参数

7、为订阅用户提供90天【知识圈】答疑专栏服务,后续可以围绕用户交流的内容进行加餐直播,其他用户可加入Workbench软件交流群。


课程介绍:

课程分为若干专题:单管、管群(U型管),螺旋管。

一、课程特色

  • 基本知识:地埋管仿真的实现原理、相关参数和变量的仿真实现方式和意义、操作流程及相关注意事项等

  • 认识仿真流程:主要包括仿真基本的流程、网格划分的要点、仿真参数的设置及其含义。

  • ANSYS  SCDM地埋管的仿真模型的快速建模、更改计算域的快速处理方式; CREO螺旋管生成方法。

  • 地埋管换热模型的网格划分:ANSYS  MESH网格划分流程讲解,相关参数的含义,划分技巧、网格质量评价和优化方式,网格调整方式及意义; GAMBIT网格划分的流程、网格调整方式。

  • Fluent求解:物理模型选择,边界条件、物理模型参数设置(土壤参数、埋管参数、换热水参数)、求解器设置、初始值设置、渗流的仿真实现、相关理论及参数实际意义等,监测关键参数变化曲线,实列演示仿真求解设置流程、仿真结果处理方法,理解地埋管换热在有无渗流和不同渗流条件下的特点,提高仿真效率和收敛性的方法。

二、课程安排

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请各位苹果手机和IOS系统的用户不要通过app下单支付,通过仿真秀官网https://www.fangzhenxiu.com/course/1942320?price=charge购买本课程。登陆并购买成功后,仍旧支持苹果手机APP与官网同步观看本视频。

地埋管管群换热仿真专题

01

参考文献

王瑜,刘志成. 地下水渗流对地源热泵竖直双U地埋管群传热特性的影响[J]. 实验室研究与探索,2019,38(9):52-57.

02

基本情况

如下图(截自参考文献)所示包含九个地埋管的井群(管群)模型,其中地埋管均为双U管(即每孔两根U型管)。

材料参数可参考下表(实际制作时取值与表中略有区别)。

03

计算工况及网格

实际仿真使用的模型图(地埋管埋入深度140m,回填土深度142m;计算域为长方体,尺寸为35mX35mX142m)。土壤初始温度为17℃,水初始温度16℃。进口流速0.4m/s,温度5℃,出口回流温度9.6℃。

计算时,考虑土壤的分层和渗流,模型中对各层土壤进行了划分(即将模型中土壤部分切成若干层,如上图)。各层土壤参数可参考下表(根据实际取值)。

地下水渗流以及管孔布置如下图所示,渗流方向与X轴呈30度夹角。

相关信息(摘自文献):不考虑地下水渗流时,模型中1#、3#、7#、9#处于井群的顶角位置,称为“角井”; 2#、4#、6#、8# 处于边缘部位,称为“边井”; 5#处于井群的中间部位,称为“中井”。

考虑渗流时,各层土壤简化为均一的多孔介质,相关参数可参考下表(根据实际取值)。

03

基本结果(120天)

残差曲线中间波动较大的地方是将时间步长由60秒修改到86400秒的位置。

1 地下水渗流速度很大时的结果

如第一层的渗流速度为-5次方量级

各埋管间的相互影响很小。

地下3米水平面温度分布

地下30米水平面温度分布

立面温度分布

各层土壤性质及渗流速度不同,温度分布不同。

监测点的温度变化曲线

2 地下水渗流速度很小时的结果

各层渗流速度分别比前一种情况小100-500倍。

从图上可见,渗流速度小时,各埋管间的相互影响很大

地下3米水平面温度分布

地下30米水平面温度分布

立面温度分布

分层面位置很明显。

这些图形近似对称(有渗流时肯定不完全对称),其实是因为工况时间比较短。若计算的工况时间较长,比如640天结果图如下:

使用软件处理一下比较漂亮

3 假定土壤为各向异性多孔介质

此为假定情况,实际来说肯定不会是这样的。

此处假定土壤中沿渗流速度方向(与X轴正向呈30度夹角方向)渗流阻力较小(与前两种情况两同),其余两个方向上渗流阻力为该方向的100倍。

由如下结果图可见,若假设沿渗流速度方向阻力较小时,云图中的小尾巴更加明显了。

120d-z6.png

单孔U形地埋管(地源热泵)换热仿真专题

01模型图

02仿真工况

入口条件:流体速度0.6m/s,velocity inlet,水温36℃,直径26mm。

土壤原始温度为:即初始温度16℃(FLUENT中可使用Patch)。

计算域外围和底部设为初温16℃,计算域顶部设为绝热边界。

03网格图

使用ANSYS MESH制作混合网格(六面体、三棱柱和四面体)。其实为有效降低网格纵横比,可以考虑整体均使用棱柱网格。

04

基本结果

404-362d-1.png404-362d-2.png

404-362d-4.png404-362d-5.png

螺旋地埋管换热仿真专题

01案例介绍

水平螺旋埋管埋深在地下10米,流体水进口温度38度,流速0.6m/s。运行140h,其周围土壤温度分布。

土壤长方体长7.5m,宽7.5m,高12m。回填体长7.5m,宽2m,高2m。

管内流体为水,进口温度为38度,流速为0.6m/s。初始土壤和回填土温度为289(16℃)。

02网格情况

非结构网格,管壁附近加密。

03仿真基本结果

250 100-Z-T3.png250-X-temperature.jpg250-Y-temperature.jpg


课程相关图片:

  • 第一章 地埋管(单管、管群;U型管、螺旋管)换热仿真专题介绍及课程基础
  • 第1讲 279-地埋管换热仿真入门到进阶专题课程总体介绍
  • 第2讲 279-地埋管仿真相关基础知识
  • 第二章 地埋管管群换热仿真专题课程介绍
  • 第3讲 279-A0-视频目录
  • 第4讲 279-A0-课程介绍
  • 第三章 SCDM管群换热建模及边界标定
  • 第5讲 279-A1-双U管及回填部分建模SCDM2020R1
  • 第6讲 279-A2-双U管及附近流体域模型处理SCDM2020R1
  • 第7讲 279-A3-创建管群外场流体域模型SCDM2020R1
  • 第8讲 279-A4-创建管群换热仿真整体模型
  • 第9讲 279-A5-管群换热模型边界标定
  • 第10讲 279-A6-管群换热模型优化处理
  • 第11讲 279-A7-修改出入口边界标定
  • 第四章 ANSYS MESH管群换热网格划分
  • 第12讲 279-B1-管群模型网格划分基础设置ANSYS MESH2020R1
  • 第13讲 279-B2-生成换热管附近的网格
  • 第14讲 279-B3-生成外场域网格
  • 第15讲 279-B4-生成整体网格并读入FLUENT2020R1
  • 第16讲 279-B5-ANSYS MESH中修改边界标定(此节内容按需使用)
  • 第17讲 279-B6-网格局部未对齐的修改
  • 第五章 管群仿真基础设置(无渗流情况下的仿真设置操作方式)
  • 第18讲 279-C1-双U地埋管群仿真基础设置
  • 第19讲 279-C2-定义各部分的材质
  • 第20讲 279-C3-边界条件和监测量的设置
  • 第21讲 279-C4-时间步长计算及自动保存设置
  • 第22讲 279-C5-出入口边界修正、仿真相关的设置和调整说明(点Calculate按钮前可先看这节)
  • 第23讲 279-C6-出入口温度监测设置注意事项(此节内容按需使用)
  • 第24讲 279-C7-计算至收敛时的基本结果情况及说明
  • 第25讲 279-D1-流场域外围壁面假定为定温的仿真设置
  • 第六章 考虑地下水渗流情形下的仿真设置
  • 第26讲 279-E1-土壤渗流的设置1(土壤渗流条件的定义)
  • 第27讲 279-E2-土壤渗流的设置2(渗流入口和出口定义)
  • 第28讲 279-E3-土壤渗流的设置3(进出口边界条件定义)
  • 第29讲 279-E4-考虑渗流的地埋管群仿真计算FLUENT2020R1
  • 第七章 考虑地下水渗流情形下的仿真中间结果及必要的调整
  • 第30讲 279-F1-考虑渗流的时换热2天的基本效果
  • 第31讲 279-F2-增大时间步长(减少计算时间)操作的必要说明
  • 第32讲 279-F3-时间步长由60秒增加到3600秒的运行稳定检查
  • 第33讲 279-F4-监测数据的说明
  • 第八章 考虑地下水渗流情形下的120天及60天工况时间的结果
  • 第34讲 279-G1-120天工况时间的基本结果
  • 第35讲 279-G2-120天工况结果2
  • 第36讲 279-G3-60天工况结果展示
  • 第九章 使用CFD POST查看结果的基本方式演示
  • 第37讲 279-H1-使用CFD POST查看120天结果的演示
  • 第38讲 279-H2-使用CFD POST查看其它工况时间结果演示
  • 第39讲 279-H3-使用CFD POST生成动画的演示
  • 第40讲 279-H4-使用FLUENT和CFD POST生成曲线图的演示
  • 第41讲 279-H5-CFD POST中修改曲线平滑度、对比多条曲线
  • 第十章 使用TECPLOT生成结果图的技巧
  • 第42讲 279-H6-使用其他软件处理CFD POST数据示例(以TECPLOT为例)
  • 第43讲 279-H7-两条曲线数据点数不同时使用TECPLOT作对比图
  • 第44讲 279-I1-使用TECPLOT生成截面云图及技巧介绍(包含修改温度单位为摄氏度的方式)
  • 第45讲 279-I2-使用TECPLOT制作局部云图的方法
  • 第46讲 279-I3-使用TECPLOT生成切片云图的操作
  • 第十一章 在原模型基础上快速增加计算域并计算的调整方式演示
  • 第47讲 279-J1-增加计算域的快速建模
  • 第48讲 279-J2-增加计算域后的快速网格设置
  • 第49讲 279-J3-增加计算域后的快速网格设置和域标定
  • 第50讲 279-J4-增加计算域后的快速边界标定和网格生成
  • 第51讲 279-J5-增加计算域后的快速网格生成和流体计算设置
  • 第52讲 279-J6-计算一步(60)的情况查看
  • 第53讲 279-J7-2天工况时间的结果及后续计算设置
  • 第54讲 279-J8-120天工况基本结果及解释和预测
  • 第十二章 不同渗流条件结果比较及仿真经验总结
  • 第55讲 279-K1-地下水渗流各向异性参数的设置(假定渗流主要沿与X轴呈30度夹角方向)
  • 第56讲 279-K2-增大(第一层100倍,其它层500倍)渗流速度后的情况及基本规律
  • 第57讲 279-L1-仿真经验总结
  • 第十三章 单孔U形地埋管(地源热泵)换热仿真专题
  • 第58讲 404-A0-模型介绍
  • 第59讲 404-A1-模型处理
  • 第60讲 404-A2-边界标定
  • 第61讲 404-B1-Ansys MESH网格设置
  • 第62讲 404-B2-Ansys MESH网格划分
  • 第63讲 404-B3-Ansys MESH设置流体域并检查网格
  • 第64讲 404-C1-FLUENT仿真设置
  • 第65讲 404-C2-FLUENT仿真基本结果查看
  • 第66讲 404-D1-自动保存及仿真文件导出
  • 第67讲 404-D2-在FLUENT中读取设置文件并计算
  • 第68讲 404-D3-查看不同时刻的结果
  • 第69讲 404-E1-使用CFD POST查看瞬态结果基本操作
  • 第70讲 404-F1-网格调整及相关说明
  • 第71讲 404-F2-网格调整后的基本结果及相关要点说明
  • 第72讲 404-G1-360天工况时间的结果
  • 第73讲 404-H1-基于相变材料回填的U形地埋管换热器(地源热泵)换热仿真设置
  • 第74讲 404-H2-基于相变材料回填的U形地埋管换热器(地源热泵)换热仿真基本结果
  • 第十四章 305-单孔双U型地埋管(地源热泵)换热器仿真
  • 第75讲 305-A0-单孔双U地埋管仿真总体介绍
  • 第76讲 305-A1-双U地埋管计算域生成-去水印
  • 第77讲 305-A2_A4-双U地埋管计算域前处理-去水印
  • 第78讲 305-A5-双U地埋管线网格划分-去水印
  • 第79讲 305-A6_A7-双U地埋管体网格生成-去水印
  • 第80讲 305-B1-双U地埋管仿真设置
  • 第81讲 305-C1_C2-双U地埋管仿真设置结果-去水印
  • 第82讲 305-D1_D2-双U地埋管出图简单介绍-去水印
  • 第十五章 螺旋地埋管换热仿真专题
  • 第83讲 250-0-水平螺旋地埋管换热仿真课程介绍
  • 第84讲 250-1-螺旋管建模过程
  • 第85讲 250-2-地源热泵建模及模型导出
  • 第86讲 250-3-模型切分处理
  • 第87讲 250-4-线网格划分
  • 第88讲 250-5-体网格划分
  • 第89讲 250-6-边界设定
  • 第90讲 250-7-地源热泵仿真设置
  • 第91讲 250-8-地源热泵仿真后出图
  • 第92讲 250-9-CFD_POST出图视频
  • 第十六章 螺旋地埋管换热仿真ANSYS WORKBENCH(SCDM-MESH)前处理专题
  • 第93讲 379-A0-课程介绍
  • 第94讲 379-A1-创建螺旋线
  • 第95讲 379-A2-扫描得到螺旋管
  • 第96讲 379-A3-创建其余部分的模型
  • 第97讲 379-A4-模型装配
  • 第98讲 379-A5-模型布尔运算及导出
  • 第99讲 379-A6-调整模型精度
  • 第100讲 379-B1-SCDM设置节点共享
  • 第101讲 379-B2-ANSYS MESH网格
  • 第102讲 379-B3-ANSYS MESH边界标定
  • 第103讲 379-B4-FLUENT中查看网格
  • 第十七章 螺旋地埋管网格划分及仿真补充视频Workbench2021R2-AM-FLUENT
  • 第104讲 111-A1-模型处理及边界标定SCDM2021R2
  • 第105讲 111-B1-网格划分ANSYS MESH2021R2
  • 第106讲 111-C1-仿真设置过程FLUENT2021R2
  • 第107讲 111-C2-仿真结果FLUENT2021R2
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首次发布时间:2021-05-29
最近编辑:2月前
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