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利用CFX计算同心圆管内自然对流

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本案例演示利用CFX计算同心圆管内自然对流。

注:本案例数据来自ANSYS CFD验证案例VMFL009。

1 问题描述

  • 参考文献:T.H. Kuehn, R.J. Goldstein, “An Experimental Study of Natural Convection Heat Transfer in Concentric and Eccentric Horizontal Cylindrical Annuli”, Journal of Heat Transfer, Vol 100, pp. 635-640, 1978.

案例几何如图所示。两个同心圆管,其中内管半径17.8 mm,温度373K,外管半径46.25 mm,温度327 K。

两管道间的环形空间内介质粘度2.081e-5 kg/m-s,比热1008 J/kg-K,热传导系数0.02967 W/m-K,密度考虑为理想气体。研究管道竖直轴线上速度分布(图中的Top与Bottom)

2 CFX设置

  • 启动CFX,如下图所示设置Work Directory,点击按钮CFX-Pre启动CFX

  • 点击工具栏按钮New Case打开设置对话框,选择General项,点击按钮OK新建Case

2.1 导入计算网格

  • 选择菜单Edit → Options…打开设置对话框

  • 选择菜单File → Import → Mesh…打开文件选择对话框

  • 如下图所示选择网格文件EX06.cas,点击OK按钮导入网格文件

导入模型如图所示。

2.2 材料编辑

  • 双击模型树节点Air Ideal Gas打开材料属性编辑面板

  • 如下图所示修改材料参数

2.3 计算区域设置

  • 鼠标双击模型树节点Default Domain打开区域设置面板

进入Basic Settings标签页,如下图所示设置MaterialAir Ideal Gas,并指定重力加速度为Y轴负方向

  • 进入Fluid Models标签页,设置Heat Transfer OptionThermal Energy,指定湍流模型为None(Laminar),点击OK按钮关闭面板

2.7 边界条件设置

1、对称边界

  • 如下图所示插入边界

  • 指定边界名称为sym

  • 设置对称边界的位置,如下图所示

2、边界InWall

  • 创建壁面边界InWall,指定其位置,如下图所示

-

3、outwall

  • 创建边界outwall,如下图所示指定其类型及位置

-

4、botSym

  • 创建对称边界botsym,如下图所示

5、topSym

  • 相同方式创建对称边界topsym,如下图所示

2.8 设置求解控制参数

  • 鼠标双击模型树节点Solver Control弹出参数设置面板

  • 指定最小迭代次数1,最大迭代次数为250,如下图所示

2.9 求解计算

  • 点击工具栏按钮Define Run

  • 软件会自动打开求解管理器。

2.10 求解计算

  • 如下图所示设置并行计算参数,指定CPU数量,点击按钮Start Run开始求解计算

  • 计算完毕后如下图所示,选中选项Post-Process Results,点击OK按钮打开CFD-Post进行后处理

3 计算结果

  • 温度分布如图所示

  • 经过对称处理后的温度分布如图所示

  • 选择菜单项Insert → Location → Polyline打开设置面板,如下图所示创建多段线Polyline1

  • 显示线上温度分布,并与实验值进行比较,如下图所示


CFX
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首次发布时间:2019-12-23
最近编辑:4年前
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