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使用CFX研究两个同心圆柱体之间的层流流动

2月前浏览7313

本文摘要(由AI生成):

本案例研究两个同心圆柱体间的层流流动,其中内筒旋转,外筒静止。采用二维几何建模,设定了流体介质的属性和内筒的旋转角速度。使用CFX软件设置求解器,包括读取网格、定义材料属性、设置计算域和边界条件,以及求解控制参数。计算完成后,通过CFD-Post进行后处理,分析速度分布并验证结果。整个流程包括前处理、求解和后处理三个主要步骤。

本案例研究两个同心圆柱体之间的层流流动。

1 案例描述

几何如图所示。内筒以恒定速度旋转带动流体运动,外筒保持静止。本案例可以采用二维几何建模。

图中几何尺寸为:

  • 内圆柱半径17.8mm

  • 外圆柱半径46.28mm

流体介质属性为:

  • 密度1kg/m3

  • 粘度0.0002 kg/m-s

内筒旋转角速度1 rad/s。

采用稳态层流计算。并与理论值进行比较(理论值来自F. M. White. Fluid Mechanics(7nd ed). P275 。 

式中,wi为内部圆柱旋转角速度;ri为内部圆柱半径;ro为外部圆柱半径;r为面上点到圆形的距离。

2 CFX设置

2.1 启动CFX

CFX可以从开始菜单启动,也可以在Workbench中以模块形式启动。这里从开始菜单启动CFX。启动CFX后,软件界面如下图所示。

  • 点击按钮CFX-Pre启动CFX前处理界面

  • 点击菜单File → New Case新建case

  • 弹出对话框中选择General,点击OK按钮

2.2 读取网格

  • 选择菜单File → Import → Mesh,弹出对话框中选择网格文件ex1.msh

2.3 新建材料

  • 选择菜单Insert → Material,弹出对话框,修改材料名称为gas

  • 材料设置面板中设置Density为1 kg/m3,设置Dynamic Viscosity为0.0002 Pa.s,如下图所示

  • 点击OK按钮关闭面板

2.4 设置计算域

  • 鼠标双击模型树节点Flow Analysis 1 > Default Domain打开区域设置面板

  • 切换到Fluid Models标签页,设置Heat Transfer为None,设置Turbulence为None(Laminar),点击OK按钮关闭面板

  • 点击OK按钮关闭面板

2.5 边界条件

1、设置内部圆柱面边界

  • 右键选择模型树节点Default Domain,点击弹出菜单项Insert → Boundary插入边界

  • 将边界命名为inner

  • 在Basic Settings标签页中设置Location为IN

  • 切换中Boundary Details标签页,激活选项Wall Velocity,设置Option为Rotating Wall,指定Augular Velocity为1 rad/s

  • 其他参数保持默认设置,点击OK按钮关闭设置面板

2、设置对称边界

  • 右键选择模型树节点Default Domain,点击弹出菜单项Insert → Boundary插入边界

  • 将边界命名为symmetry

  • 在Basic Settings标签页中设置Location为Primitive 2D A, Primitive 2D B,如下图所示

  • 其他参数保持默认设置,点击OK按钮关闭设置面板

2.6 Solution Controls

  • 鼠标双击模型树节点Solver Control,打开设置面板

  • 如下图所示的设置面板中,设置Max. Iterations为200

  • 点击OK按钮关闭面板

  • 点击菜单项File → Save Case保存文件

  • 点击工具栏按钮Define Run写入求解器文件

  • 点击Save按钮启动CFX求解管理器

2.7 开始计算

  • 下图所示的对话框中采用默认设置,点击按钮-Start Run开始计算

  • 计算完毕后可点击工具栏按钮Launch CFD-Post with a result file启动CFD-Post进行后处理

3 后处理

  • 速度分布

  • 结果验证

CFX流体基础通用建筑
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首次发布时间:2019-05-06
最近编辑:2月前
CFD之道
博士 | 教师 探讨CFD职场生活,闲谈CFD里外
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1条评论
我很开心
签名征集中
4年前
内外圆柱都是实体的话,怎么处理呢?比如18650电池的热分析
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