基于计算流体动力学的偏心环空流场数值模拟.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 31卷 第6期 2007年 12月 JOuRNA1OFDAQING PETROIEUM INSTITUTE Vo1．31 No．6 Dec． 2007 基于计算流体动力学的偏心环空 流场数值模拟 魏淑惠 ，张长海 ， 陈 皖 ，支树洁 (1．大庆石油学 院 数学科学与技术学 院，黑龙江 大庆 163318； 2．大庆石 油学 院 石油 工程学 院，黑龙 江 大庆 163318) 摘 要：在流体计算软件 PHOENICS的VR编辑环境 中，建立 了偏心环空流场几何模型．采用三维均匀正交网格， 应用湍流模型和壁面函数法处理固壁边界，在不同偏心度的情况下对流场进行计算，分析了偏心度对偏心流场速度分布 和压力损失的影响．将量纲为 1的压降模拟结果，与文献[113给出的不同偏心度时偏心环空流的量纲为 1压力 PR计算 表达式结果进行对比，其结果吻合较好． 关 键 词：偏心环空；流场 ；计算流体动力学 CFD；数值模拟 中图分类号：TE873；O357．1 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—1891(2007)06—0062—03 偏心环空流场是一种简单的流场 ，在石油工程 、化学工程、流体机械等领域 中得到了广泛应用．但 因 其难以给出简单的边界条件 ，使得这一问题的研究十分困难一【 ．常用的研究方法主要有槽流近似法E43、 双极坐标法 ]、同心环空替代法．随着计算流体动力学(CFD)的可靠性不断提高，应用 CFD软件研究流 体机械的流场问题 日益受到关注l7 目前流行的CFD通用软件主要有 ：PHOENICS，FLUENT，STAR—CD等 ]．PHOENICS流体计算 软件在众多的CFD通用软件中，以丰富的紊流模型见长．笔者利用 PHOENICS软件 ，对偏心环空流场进 行计算 ，分析了偏心度对其流场的影响情况． 1 模型的建立和网格的划分 偏心环空几何模型是在 PHOENICS的VR编辑环境 中直接完成．采用笛卡尔坐标系、正交化均匀网 格 ，轴向网格数设置为 300，其他 2个方向网格数设置为 40，计算区域共有 48万个计算节点，见图 1． ■ 图1 计算网格划分 2 数学模型 设流场为定常、等温 ，湍流计算采用模式 忌一e，在柱坐标下，得出相应的控制方程 ]． 连续性方程为 ( )+ rp )一 0． (1) 收稿 日期 ：2007—03—05；审稿人 ：韩洪升 ；编辑：关开澄 作者简介 ：魏淑惠(1968一)女，硕士生 ，副教授 ，主要从事计算数学 、计算流体力学方面的研究 · 62 · 维普资讯 第 6期 魏淑惠等：基于计算流体动力学的偏心环空流场数值模拟 ()+~8。(rp“)一2 (I1au)十i rPau~+! ( )一ap， (2) ()+ rp。)一 (radvz~+／2 ( )+ (r)一ap， (3) 湍动能k方程为 uk)+ rp是)一 (I18k~+1 rP8k~+G— ， (4) 。 其中，G )。+()]+(+) 1t!一 瑟瑟． 湍动能耗散 e方程为 ue)+ ()一 (I1ae)十1 ( )+ (cG—cz)．