流体力学模拟实验：三维圆管紊流流动状况的数值模拟分析.docxVIP

流体力学模拟上机实验报告（三） 班级： xxxxx 姓名： xxxx 学号： xxxxxxxx 时间： xxxxxxxxxxx 作者：小林 实验三 三维圆管紊流流动状况的数值模拟分析 一、计算目的 1、学习紊流的计算； 2、网格尺寸的设置Grid/Scale； 3、分析紊流结果与理论结果的对比； 4、学创立新的平面，显示流动； 5、学建立一条线上的数据散点图； 6、古钱币法高质量网格划分方法。 二、物理问题 三维圆管长l=2000mm，直径d =100mm 。流体介质:水，其运动粘度系数v=lx10-6m2/s。 速度设定： Inlet:流速入口，v=0.1m/s。 Outlet:压强出口。 Wall:光滑壁面，无滑移。0 当以水流以流速u=0.lm/s，不可压流体，从Inlet方向流入圆管，可计算出雷诺数Re=ρvd/μ=10000，故圆管内流动为紊流。方程求解:采用双精度求解器，定常流动，标准k-s模型，SIMPLEC算法。 三、实验图像分析 出口截面流速分布图 图1出口截面流速分布图 图像结果描述及分析：图1所示为出口截面流速分布图，从图中可知出口截面流速分布较为明显，显同心圆分布，内层流速偏大，外层靠近壁面处流速几乎为零，边界层很薄。分层更为严重，层流显现的更为明显，且趋于稳定状态。 Z=0截面速度分布 图2 Z=0截面流速分布图 图像结果描述及分析：图2所示为Z=0截面流速分布图，从图中可知圆管水流入口端及之后的流速发展趋势，而且显示流速变化的规律更为明显。在进口处流速分布均匀，进入管内后，靠近壁面的流动受到阻滞，流速降低，形成边界层，且边界层的厚度逐渐加大，以致尚未受管壁影响的中心部分的流速加快。由于为层流流动，故流速分层现象明显。 压强分布图 图3 压强分布图 图像结果描述及分析：图3所示为压强分布图，从图中可知圆管内部压强分布从管口向延伸方向逐渐减小，即流速相应增大，符合流速大，压强小的流动规律。另外，从入口处的压强分布可以看出，在圆管任何截面上，其压强分布也是不均匀的，也有分层现象。 轴向流速分布图 图4 轴向流速分布图 图像结果描述及分析：图4所示为轴向流速分布图，从图中可知在圆管轴上，进口端流速最小，流速随着轴向延伸的变化而变化，且进口端流速分布变化较大。（图中显示为流速曲线斜率大，趋势陡峭） （5）轴向压强分布图 图5 轴向压强分布图 图像结果描述及分析：图5示为轴向压强分布图，从图中可知在本实验中由于流体得粘度、流体得流量不变，即可以认为压降与长度成正比，靠近入口段压强分布因流速极具上升而下降快速，远离入口段一点到圆管延伸段的图像都可以视作为一条直线。 四、实验心得 在本次实验中，我认为值得注意的地方有： 实验步骤，顺序很重要，在前一步若出现错误，应立刻停止撤销重做，切不可接着错误的过程继续向下，哪怕是一点点的错误都不可。 图像收集，拍照清晰度很重要，在之前的拍照中由于将其中一张结果图像拍得不清楚无法编写实验报告，不得不再一次将流程来一遍，在返工的时候浪费了大量不应该花费的时间。所以，照片的清晰度要保证。 在接下来的实验中我应该再仔细认真一些！