STAR-CCM+案例02|工业球阀流动特性模拟-从实践中学习CFD

这个案例是演示采用STAR-CCM+计算球阀内流场特性

1、问题描述

通过对阀门的流动特性仿真指导阀门设计。本案例以工业常用球阀为例进行仿真，获取阀门内部流场特性与流量特性。已知：阀门入口流量为0.5kg/s，流动介质为水。

1、几何前处理

由于本次仿**要关心阀门一定开度下，其内部流阻特性，通过热力学分析可知将阀门流动过程可看作绝热过程。因此，提取阀门内部流道进行数值仿真。本案例采用3D-CAD操作抽取模型如下：

1.1 右击模型选择【抽取内部体积】，如图，在绿色框内选择进出口端面，红色框内选择与流体接触的几何部件，勾选【创建体组】

2、划分流场域网格

基于PBM方式，采用自动网格划分方法划分多面体网格，网格如下图所示

2.1 右击【操作】>【自动网格】，选择网格模型

2.2 在【区域】节点，设置边界条件如下

3、求解设置

通过计算入口雷诺数大于2500，因此阀门内部流动为湍流流动

3.1 在【连续体】节点选择【物理模型】

3.2 设置【停止标准】最大迭代步数为500，监测出口平均速度。

4、运行仿真，进行数值计算

观察残差曲线与监测平均速度，当残差下降到10E-3以下，监测量稳定后，说明计算收敛。

5、结果后处理

5.1速度云图

5.2压力云图

5.3矢量图

5.4流线图                                                                                                               

由于考虑到篇幅问题，文中案例的一些不重要的操作过程忽略，大家自行补充尝试。本案例旨在提供一个具体的CFD仿真分析过程，为大家在做这类型CFD仿真分析提供一些帮助。

六、STARCCM+入门与进阶（R2019.2）16讲

注：以实际更新时间为准

二、你将获得

• 学员可以了解STAR-CCM+软件的功能和优势，以及软件仿真分析基本流程及方法；

• 掌握STAR-CCM+前处理的工作思路及处理复杂脏模型的技巧；

• 掌握STAR-CCM+不同体网格（多面体、六面体等）及周期网格生成技巧和方法；

• 掌握利用STAR-CCM+软件仿真的边界条件、湍流模型、壁面函数、求解算法选择以及可视化求解设置方法；

• 掌握STAR-CCM+仿真分析结果后处理的方法，能够正确解读仿真结果；

• 了解利用STAR-CCM+进行传热、多相流、瞬态仿真的一般流程与常规设置方法；

• 订阅用户，可以及加入讲师个人的VIP学习群，与讲师持续交流。也可以联系小助手直接获得模型文件和资料。

三、适听人群

• 学习型仿真工程师、

• 理工科院校学生

• STAR-CCM+软件学习和应用者

• 基于STAR-CCM+的离心压气机内流场分析；

• 基于STAR-CCM+的某大型实验柜内温度场及流场分析；

• 基于STAR-CCM+的某型火箭发动机液氧预冷仿真分析；

• 基于STAR-CCM+的四旋翼无人机外流场仿真分析。