验证案例10：T型管流量分配

本验证案例利用Fluent计算T型管中流量分配问题。

如下图所示的T型管道，几何尺寸L=3.0m， W=1.0m。

管内流动介质为空气Air，其密度为1 kg/m3，动力粘度0.003333 kg/m-s。空气从下方入口流入，其轴线速度满足雷诺数：

T型管的两个出口静压Ps均为0。

入口速度采用UDF进行指定，该位置速度满足方程（假设坐标原点为左下角）：

其中um= 0.5m/s。

利用UDF宏DEFINE_PROFILE指定入口速度： 

# include "udf.h"
DEFINE_PROFILE(inlet_velocity, t, i)
{
    real p[ND_ND];
    real x;
    face_t f;
    begin_f_loop(f,t)
    {
        F_CENTROID(p,f,t);
        x = p[0];
        F_PROFILE(f,t,i) = 1-(x-0.5)*(x-0.5)/0.25;
    }
    end_f_loop(f,t)
}

• 在DM或SCDM中创建几何模型。

• 启动Workbench，拖拽模块Fluid Flow(Fluent)至工作窗口中

• 双击A2单元格进入SCDM模块

• 在XY平面上根据几何尺寸创建草图几何

• 点击工具栏按钮Pull创建2D平面图

• 关闭SCDM返回至Workbench工作界面

• 双击A3单元格进入Mesh模块

• 指定网格尺寸为25 mm，采用四边形网格划分网格

• 为边界进行命名，如下图所示

• 选中模型树节点Mesh，点击工具栏按钮Update更新网格

• 关闭Mesh模块返回至Workbench

• 双击A4单元格进入Fluent模块，以2D及Double Precision方式启动Fluent

• 右键选择模型树节点Parameters & Customization > User Defined Functions，选择弹出菜单项Compiled…打开UDF编译对话框

• 点击Add…按钮添加udf文件velocity.c，点击Build按钮编译UDF文件

• 点击Load按钮加载UDF

• 双击模型树节点General，右侧面板采用默认设置

• 鼠标双击模型树节点Materials > Fluid > air打开材料设置对话框

• 修改Density为1 kg/m3，修改Viscosity为0.003333 kg/m-s

• 点击按钮Change/Create修改材料数据

• 点击Close按钮关闭对话框

1、inlet设置

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > inlet弹出入口条件设置对话框

• 设置Velocity Magnitude为udf inlet_velocity

• 点击OK按钮关闭对话框

2、出口条件

确保出口边界pressure_outlet1及pressure_outlet2的类型为pressure-outlet，条件参数采用默认参数，即出口压力为0。

• 鼠标双击模型树节点Solution > Methods，右侧面板中设置Scheme为Coupled

• 激活选项Warped-Face Gradient Correction及High Order Term Relaxation

修改残差标准为1e-6。

• 鼠标双击模型树节点Solution > Monitor > Residual弹出残差设置对话框

• 修改所有参数的残差标准为1e-6，如图所示

• 右键选择模型树节点Initialization，点击菜单项Initialize进行初始化

• 鼠标双击模型树节点Run Calculation

• 右侧面板中设置选项Number of Iterations为500

• 点击按钮Calculate进行计算

计算90步左右达到收敛。迭代残差如下图所示。

• 鼠标双击模型树节点Results > Reports > Fluxes弹出通量统计对话框

• 选择options为Mass Flow Rate

• 在Boundaries中选择inlet、pressure_outlet1及pressure_outlet2，点击Compute按钮计算这些边界的流量

从上图中看出，入口inlet质量流量为0.66686496 kg/s，出口pressure_outlet1的流量为0.0771768 kg/s，出口pressure_outlet2的流量为0.58968815 kg/s。

得到出口流量比如下表所示。（表中实验值取自文献R.E. Hayes, K. Nandkumar, H. Nasr-El-Din, “Steady Laminar Flow in a 90 Degree Planar Branch”. Computers and Fluids, Vol 17, pp. 537-553, 1989.）

1、压力分布

2、流速分布

提示：

视频和案例文件传了一下午还在审核，罢了，还是放在网盘好了，各位有需要的自己取吧。链接：https://pan.baidu.com/s/1p8KMzlnCgffy5Z9LWpiDHA 密码：y0qd

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道