沿程损失阻力系数的FLUENT数值模拟计算流体力学作业.docx

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1、计算流体力学课程作业沿程损失阻力系数的FLUENT数值模拟作业题目：易鹏：名生姓学:生学号学12级动力工程及工程热物理：级业年专机械与运载工程学院：名称学院日2月5年2012.沿程损失阻力系数的FLUENT数值模拟一、引言沿程损失（pipelinefrictionloss）是指管道内径不变的情况下，管内流体流过一段距离后的水头损失。其中边界对水流的阻力是产生水头损失的外因，液体的粘滞性是产生水头损失的内因，也是根2Vl本原因。沿程能量损失的计算公式是：。其中：为管长，=Xhlfd2g2v为沿程损失系数，

2、为管道内径，为单位重力流体的动压头（速度d—2g水头），为流体的运动粘度系数。粘性流体在管道中流动时，呈现出v两种流动状态，管道中的流速（为层流向湍流转变的临界流速）VVVcrcr为层流，此时整个流场呈一簇互相平行的流线。则时为湍流,vvcr流场中的流体质点作复杂的无规则的运动。沿程损失与流动状态有关，故计算各种流体通道的沿程损失，必须首先判别流体的流动状态。沿程损失能量损失的计算公式由带粘性的伯努利方程22ppvvP-P2211hZ++++Z=+21=h推出，可知，其中：f212gpg2gpgfpg2

3、v——单位质量流体的动能（速度水头）。流体静止时为0。_2g。一一单位质量流体的势能（位置水头）zp。一一单位质量流体的压力能（压强水头）—gp1ApL=X,计算出达西摩擦因子又由量纲分析的定理，得出_1d2Vp_22LV^Vd2Apdh=Xv==Re=X,,由于。，则，则尸f（Re入f22gDpLpVvd关于沿程损失最著1933〜是尼古拉茨在1932右图为实（年问所做的实验其测得曲线如图。验装置图），从此得出了几个重要结1论：为层流区。在该区域内，管壁的相对粗糙<2320.层流区Re1度对沿程损失系数

4、没有影响。为由层流向湍流的转换区，可能是4000Re2320<<2.过渡区层流，也可能是湍流，实验数据分散，无一定规律。，为湍流光滑£）8/79826.（d/Re.湍流光滑管区34000<<年用解析方法证明了该区沿程损1911）管区。勃拉修斯（p.Blasius并借助量纲分析得出了只与雷诺数有关，失系数与相对粗糙度无关，范围内的勃拉休斯的计算公式为10e510e3x

5、1/2进行计算。当105

6、g1/22进行计算。3尼古拉茨曲线图1三、数值模拟、前处理1因为层流有精确解所以在此不做讨论，而湍流状态下如果考虑圆所以在管的粗糙度也是十分复杂，而且在粗糙表面的流动很难模拟，的关系。此我们重点研究湍流水力光滑区的达西摩擦因子与Re,并进行数值模拟，中通过改变流速或者粘度系数来控制ReFLUENT算出管中试验段两端的压力的差值，即可得到沿程损失阻力系数，再将所得的值与上图水力光滑区曲线或布拉休斯(达西摩擦因子)公式对比，判断其是否正确。的圆截面直管，l=3m建立一个半径r=21mm,长1.模型为实验段。

7、假设1m2nii中前是前置段，用来让湍流充分发展，后4其材料是光滑的，没有摩擦，内部流体为水。设水的p为3kg/(m*s)kg/m。下图就是使用1000为，粘度系数区0.001v云图,说明在velocityinlet后端K-epsilon湍流模式试算的y试验段之前设置前置段还是十分有必要的命令建立可以很容易的建模，直接使用cylinder使用gambit由于液体的粘性力作用，但是在此未使用这种方法，方案中的模型。在壁面附近有比较大的速度梯度，而且在入口端是湍流发展段，所具体步骤是：以需要端面使用边界层网

8、格加密，轴向在入口处加密。的圆。.做半径为0.0211的点，并连接圆上与其对应的两，z=5x=0.0212.做出，y=0点。ratiomesh,选择3.为该线，让线网格在入口处加密。1.05在此同时将将入口端面的圆分等分线网格（数目自定，50成但是这样已经足够）选项，让直线绕圆周旋命令，选上.使用4sweepwithmesh5SweepEdgesEdges<

9、Ratli:♦Edge寸VectorEdgel^dgeJ#

10、ReverseI・Wi