FLOTRAN的分析步骤作总结 - 基于ANSYS的流体流动状态分析

三、FLOTRAN的分析步骤作总结：

　　1)确定问题的分析区域

　　读者必须先确定分析问题的明确范围，将问题的边界设置在条件已知的地方，如果并不知道精确的边界条件而必须作出假定时，就不要将边界条件设在靠近感兴趣区域的地方，也不要将边界设在求解变化梯度大的地方。

　　2)确定流体状态

　　需要估计流体的特征，流体的特征是流体性质，边界几何以及流场的速度幅值函数。大多数情况下，近似认为流体性质是常数，即不随温度变化，都可以得到足够精确的解。

　　可用马赫数来判断流体是否可压缩。流场中任意一点的马赫数是该点的流体速度与该点的音速的比值，当马赫数大于0.3时，就应该考虑用可压缩算法来进行计算。

　　3)生成有限元网格

　　如果用了湍流模型，靠近壁面区域的网格密度必须要比层流模型密得多。

　　4)施加边界条件

　　可在划分网格之前或之后对模型施加边界条件，此时要将模型的所有边界条件考虑进去。

　　5)设置FLOTRAN分析参数

　　为了使用诸如湍流模型或求解温度方程时，读者必须激活它们。

　　6)求解

　　7)查看结果

　　四、实例

　　以下是一个典型的工程实例，图1是一个二维的导流管模型，判断流体在导流管中的流动情况。

　　

 

　　图1

　　分析时假定进口速度均匀，并且垂直于进口流场方向上的流体速度为0。在所有壁面上施加无滑移边界条件，即所有速度分量都为0，假定流体不可压缩，在出口处施加的速度边界条件出口方向上速度为2 m/s，管内流体为空气。

　　空气密度：1.205 kg/m3;空气黏性：1.8135e-5 kg/m .s;进口速度：20 m/s;出口速度：2m/s。

　　边界条件施加完成后的整个模型如图2。

　　

 

　　图2

　　

 

　　图3

　　

 

　　图4

　　图3是分析完成后，导流管中流体的速度矢量图，从图中可以非常清楚地看到：流体(空气)在这种型号的导流管中会发生湍流现象，流体速度分布是随机的。图4显示的是靠近导流管出口处的速度分布图，从这张图中也可以清楚看到，流体确实已经发生湍流。