CFX三维管道冷热水混合流动仿真实例分析

案例描述：

冷水从主管道流进，285k，而热水从侧管流进，315K。

1、启动软件导入网格

启动ANSYS CFX并导入“InjectMixerMesh.gtm”文件。

2、材料设置

2.1 为了更加准确仿真水温，需要将水的粘度设置为随温度线性变化。

粘度 = 1.8E-03 N s m-2 at T=275.0 K

粘度 = 5.45E-04 N s m-2 at T=325.0 K

在软件顶部的主菜单中选择Insert > Expressions, Functions and Variables > Expression，在弹出的命名框中，输入“Tupper”。在弹出的窗口中的Definition中输入“325 [K]”，然后关闭此Expression。

同样操作，建立一个名称为“Tlower”的Expression，在弹出的窗口中的Definition中输入“275 [K]”，然后关闭此Expression。

同样操作，建立一个名称为“Visupper”的Expression，在弹出的窗口中的Definition中输入“5.45E-04 [N s m^-2]”，然后关闭此Expression。

同样操作，建立一个名称为“Vislower”的Expression，在弹出的窗口中的Definition中输入“1.8E-03 [N s m^-2]”，然后关闭此Expression。

同样操作，建立一个名称为“VisT”的Expression，在弹出的窗口中的Definition中输入“Vislower+(Visupper-Vislower)*(T-Tlower)/(Tupper-Tlower)”，然后关闭此Expression。

2.2 水物性设置

双击water材料，打开设置面板。

在设置面板打开Material Properties按键，设置粘度为上面设置的VisT函数。

3、计算域设置

软件顶部的菜单栏Insert > Domain，命名为“InjectMixer”。

在Basic Settings中设置如下。

在Fluid Models中设置如下：

4、边界设置

4.1 侧口side inlet进口边界。操作：菜单栏Insert > Boundary，命名为“side inlet”。

在Boundary Details中设置如下。

4.2 主管main inlet进口边界。这里介绍CFX的文件数据导入作为边界速度。操作：Tools > Initialize Profile Data，打开文件夹选择“InjectMixer_velocity_profile.csv”数据文件，最后点击OK确认退出即可。

操作：菜单栏Insert > Boundary，命名为“main inlet”

在Basic Settings面板中设置如下。

在Boundary Details面板中设置如下。

在Plot Options设置如下。

此时，可以看到导入的边界速度数据在main inlet的速度云图了。

4.3 出口outlet边界。操作：菜单栏Insert > Boundary，命名为“outlet”。

在Boundary Details面板中设置如下。

5、初始化

操作：菜单栏Insert > lobal Initialization，保留默认设置，点击OK即可。

6、求解设置

操作：菜单栏Insert > Solver > Solver Control。

在Basic Settings设置如下。

点击软件顶部Define Run的快捷按钮。

命名为“InjectMixer.def”，点击Save按钮。在弹出的确认计算界面，点击star run按钮开始计算。在这里，迭代50步后并没有收敛，应该加长迭代步数，这里演示就不继续计算了，残差曲线如下。

在计算收敛后弹出的后处理窗口中，勾选如下，进入CFD-Post后处理。

7、后处理

7.1 显示主管道的流线图。

7.2 显示中间面的温度分布云图

7.3 显示中间面湍动能（Turbulence Kinetic Energy）

本文来自：六一happy CFD小镇