不同工况下某型号容器内液体的流动特性分析毕业论文(编辑修改稿)

不同工况下某型号容器内液体的流动特性分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

容量。 对该求解模型进行网格划分时网格划分参数设定如下图 7所示： type 项选择TGrid（由面生成体网格）， spacing 项考虑到求解模型的尺寸和后面使用 FLUENT软件进行迭代计算设置为 80。 网格划分完成后应对所划分的网格质量进行检测。 图 7 网格划分设置对话框 图 8 划分完成的网格 设置边界类型 边界类型设定确定了模型中那些代表模型边界的拓扑结构实体的物理特性和操作特性。 本文要分析的是 一个敞开到大气的大容器，顶部半径为 1m，高为1m，内部高度的 1/3 充满了水，水的上部为空气。 容器以角速度 3rad/s 匀角速度旋转， 定义一个 Vz=3r 的外部条件，利用 FLUENT3D 求解器计算容器内部的水流情况以及自由表面形状的变化过程。 定义模型的开口处为 inlet， type 项选择pressureinlet，模型的周边和底面定义为 wall， type 项选择 wall。 如下图： 图 9 显示属性设置对话框 图 10 边界类型设置对话框 输出网格文件并保存会话 该模型在 GAMBIT 里网格划分完毕后，应输出 .msh 文件方便使用 FLUENT 软件进行特性分析。 同时对 GAMBIT 网格划分结果保存。 图 11 网格文件输出对话框 图 12 保存会话对话框 4 利用 FLUENT 3D 求解器进行求解 FLUENT 软件简介 FLUENT 是美国 FLUENT 公司开发的集流场、燃烧和热、质量传输以及化学反应于一体的商业 CFD 软件，也是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。 FLUENT 是用于计算流体流动和传热问题的程序。 它提供的非结构网格生成程序，对相对复杂的几何结构网格生成非常有效。 可以生成的网格包括二维的三角形和四边形网格；三维的四面体、六面体及混合网格。 FLUENT 还可根据计算结果调整网格，这种网格的自适应能力对于精确求解有较大梯度的流场有很实际的作用。 由于网格自适应和调整只是在需要在加密的流动区域内实施，而非整个流场，因此可以节约计算时间。 FLUENT 软件的最大特点是具有专门的几何模型制作软件 GAMBIT 模块，并可以与 CAD 连接使用，同时备用很多附加方程添加接口，使 用了目前较先进的离散技术和计算精度控制技术，如多层网络法、快速收敛准则以及光滑残差法等，数学模型的离散化合软件计算方法处理较为得当。 实际应用中发现，该软件在模拟单相流动或进出口同向或方向流动时，可以得到较好的模拟结果，且具有一定的计算精度。 FLUENT 软件包主要具有常用的 6 种湍流数学模型、辐射数学模型、化学物质反应和传递流动模型、污染物质形成模型、相变模型、多相模型、流团移动模型、多孔介质、多孔泵模型等。 FLUENT 软件的核心部分是纳维 — 斯托克斯（ NavierStokes）方程的求解模块。 用压力校正法作 为低速不可压流动的计算方法，包括 SIMPLE、 SIMPLEC、 PISO三种算法，采用有限体积法离散方程，其计算精度和稳定性都要优于传统编程中使用的有限差分法。 而对于可压流动采用耦合法，即将连续性方程、动量方程以及能量联立求解。 FLUENT 软件主要由前处理、求解器以及后处理 3 大模块组成。 采用自行研发的 GAMBIT 前处理软件来建立几何形状及生成网格，然后 由 FLUENT进行求解。 控制方程和数值模拟 控制方程与标准 k 湍流模型 本文要分析的是在容器内底部 1/3 部分为液态水，容器上部 2/3 为空气，容器绕着中心轴线以 3rad/s 等角速度旋转，定义一个 Vz=3r 的外部条件，分析该液态水在容器内的流动特性。 不可压缩流体的连续方程在空间直角坐标系中的表达式为： 0 zvyvxv zyx （ 1） 对于不可压缩黏性流体的 NS方程，在空间直角坐标系中的表达式为： dtdvzvyvxvxpx xzyx   2222221  dtdvzvyvxvypy yzyx   2222221  （ 2） dtdvzvyvxvzpz zzyx   2222221  上述方程（ 2）再加上连续性方程（ 1）原则上就可以求得不可压缩黏性流体流场的解。 但由于 NS方程中出现了速度的二阶导数，它的普遍解在数学上还有困难，只有某些特殊情况才能使方程得到充分简化，求出近似解。 由于此流场处于湍流状态，因此采用标准 k 方程模型。 标准 k 方程模型的湍动能 k和耗散率  方程如下：     kmbkjkijii SYGGxkuxxkvtk      （ 3）       eebekejgikiig SkCGCGkCxuxx v     2231 。