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1、NoBoundariesANSYSFLOTRAN分析指南65第五章第五章FLOTRAN層流和湍流分析算例層流和湍流分析算例問(wèn)題描述問(wèn)題描述該算例是一個(gè)二維的導(dǎo)流管分析，先分析一個(gè)雷諾數(shù)為400的層流情況，然后改變流場(chǎng)參數(shù)再重新分析，最后再擴(kuò)大分析區(qū)域來(lái)計(jì)算其湍流情況。該算例所用單位制為國(guó)際單位制。分析區(qū)域圖示如下：分析方法及假定分析方法及假定用FLUID141單元來(lái)作二維分析，本算例作了如下三個(gè)分析：雷諾數(shù)為400的假想流的層流分析降低

2、流體粘性后（即增大雷諾數(shù)）的假想流的層流分析雷諾數(shù)約為260000的空氣流的湍流分析分析時(shí)假定進(jìn)口速度均勻，并且垂直于進(jìn)口流場(chǎng)方向上的流體速度為零。在所有壁面上施加無(wú)滑移邊界條件（即所有速度分量都為零）；假定流體不可壓縮，并且其性質(zhì)為恒值，在這種情況下，壓力就可只考慮相對(duì)值，因此在出口處施加的壓力邊界條件是相對(duì)壓力為零。第一次分析時(shí)，流場(chǎng)為層流，著可以通過(guò)雷諾數(shù)來(lái)判定，其公式如下：第二次分析時(shí)，將流體粘性降低到原來(lái)的十分之一（雷諾數(shù)相應(yīng)

3、增大）后再在第一次分析的基礎(chǔ)上重啟動(dòng)分析對(duì)于內(nèi)流來(lái)說(shuō)，當(dāng)雷諾數(shù)達(dá)到2000至3000時(shí)，流場(chǎng)即由層流過(guò)渡到湍流，故第三次分析（空氣流，雷諾數(shù)約為260000）時(shí)，流場(chǎng)是湍流。對(duì)于湍流分析，上圖所示的導(dǎo)流管的后端應(yīng)加長(zhǎng)，以使流場(chǎng)能得到充分發(fā)展。此時(shí)，應(yīng)在該次求解之前改變ANSYS的工作名以防止程序在上一次分析結(jié)果的基礎(chǔ)上作重啟動(dòng)分析。幾何尺寸及流體性質(zhì)幾何尺寸及流體性質(zhì)進(jìn)口段長(zhǎng)度4m進(jìn)口段高度1m過(guò)渡段長(zhǎng)度2m出口段高度2.5m層流分析時(shí)

4、出口段長(zhǎng)度6m湍流分析時(shí)出口段長(zhǎng)度12m假設(shè)流體密度1Kgm3假設(shè)流體粘性第一次分析0.01Kgms；第二次分析0.001KgmsNoBoundariesANSYSFLOTRAN分析指南6713進(jìn)入MainMenuPreprocessModelingCreateAreasArbitraryThroughKPs14分別點(diǎn)取界于兩個(gè)矩形之間的光滑曲線上的兩個(gè)端點(diǎn)，再點(diǎn)取左側(cè)矩形的右下角和右側(cè)矩形的左下角15點(diǎn)取OK16在工具欄窗口中點(diǎn)取SA

5、VE_DB第5步：定義單元形狀步：定義單元形狀1進(jìn)入MainMenuPreprocessMeshingMesherOpts2將sidenodeplacement域改為Nosidenodes，點(diǎn)取OK3在彈出菜單中點(diǎn)取QuadOnly4點(diǎn)取OK5進(jìn)入U(xiǎn)tilityMenuPlotLines6進(jìn)入MainMenuPreprocessMeshingSizeCntrlsLinesPickedLines7點(diǎn)取進(jìn)口區(qū)（左側(cè)矩形面）的上下兩條直線8在

6、點(diǎn)取菜單中點(diǎn)取Apply9在彈出菜單的No.ofelementdivisions域中輸入1210在彈出菜單的Spacingratio域中輸入211點(diǎn)取Apply12點(diǎn)取過(guò)渡區(qū)（中間面）的上下兩條線，并點(diǎn)取Apply13在彈出菜單的No.ofelementdivisions域中輸入914在彈出菜單的Spacingratio域中輸入115點(diǎn)取Apply16點(diǎn)取出口區(qū)（右側(cè)矩形面）的上面一條直線，并點(diǎn)取Apply17在彈出菜單的No.ofel

7、ementdivisions域中輸入13并在Spacingratio域中輸入0.418點(diǎn)取Apply19點(diǎn)取出口區(qū)（右側(cè)矩形面）的下面一條直線，并點(diǎn)取Apply20在彈出菜單的Spacingratio域中輸入2.521點(diǎn)取Apply22點(diǎn)取剩下的四條垂線，并點(diǎn)取OK23在彈出菜單的No.ofelementdivisions域中輸入10并在Spacingratio域中輸入224點(diǎn)取OK25在工具欄窗口中點(diǎn)取SAVE_DB第6步：劃分有限元

8、網(wǎng)格步：劃分有限元網(wǎng)格1進(jìn)入MainMenuPreprocessMeshingMeshAreasFree2在點(diǎn)取菜單中點(diǎn)取PickAll第7步：生成并應(yīng)用新的工具欄按鈕步：生成并應(yīng)用新的工具欄按鈕在做類似于該例的分析時(shí)，定義一些諸如能“自動(dòng)選擇出與某條線相關(guān)的所有節(jié)點(diǎn)”、“關(guān)閉座標(biāo)系符號(hào)的顯示”等的工具欄按鈕是非常有助于方便地建立模型的。這一步的目的就是建立兩個(gè)分別實(shí)現(xiàn)上述功能的工具欄按鈕1進(jìn)入U(xiǎn)tilityMenuMenuCtrlsE