二维三通管内流场分析.docxVIP

如上图所示为二维三通管几何模型，水平方向为干管，宽度为100毫米，长度为10000毫米，竖直方向为支管，宽度为50毫米，长度为4950毫米。支管与干管连接部分为干管的正中部分。边界层第一层距离壁面1毫米，整体尺寸采用10毫米，网格采用混合网格划分模型。在本例中，使用workbench的mesh模块进行网格划分，使用了近壁面膨胀网格，同时注意到了在使用近壁面膨胀网格时无法同时使用MAP划分方法，也无法使用纯四边形网格约束。干管入口速度2米每秒，支管入口速度1米每秒，湍流强度均为1%，水力直径设置为0.05，出口采用outflow出口边界条件，壁面采用无滑移壁面边界条件。计算模型采用SKE模型并采用标准壁面函数。计算在迭代了408步之后收敛，所有残差收敛标准均在10e-5。但是在随后的Y+检测中发现，Y+值在8.85~71.8之间，Y+值明显偏小，所以应该将近壁面网格作出调整，将第一层网格高度升高，以获得合理的Y+值（30~500）来配合标准壁面函数。上述网格采用映射面网格划分方法，设定网格尺寸为5毫米。计算完毕后查看管壁处Y+值为39.7~332，符合标准壁面函数的网格要求标准。（a）静压云图（b）动压云图（c）总压云图(d)速度云图（e）湍流动能云图（f）湍流强度云图（g）湍流耗散率云图（h）速度矢量云图（i）湍流粘度云图（j）使用Tecplot处理得到的迹线图（k）使用Tecplot处理得到的迹线图（含压强云图）可以很清楚的看到，在两股水流交汇处的下游产生了明显的漩涡，该漩涡消耗了水流的流动动能，增大了流动阻力。这一点在湍流耗散率的云图、迹线图中可以得到印证。之后为了验证在本模型中使用标准壁面函数的正确性，使用了结合了高低雷诺数计算优势的SST k-ω模型，使用该模型时需要采用适当的更加细密的网格。