图10 速度分布图
从图中可以看出,在管道7-11个波浪处,流动已经充分发展,贴近上壁处速度最大,在波谷出的速度最小,甚至接近于零。
图11 温度分布图
贴近波浪壁面出的温度较高,流动充分发展后,由于换热作用,管道后部流体温度逐渐升高,在波峰与波谷之间的流体温度最高,如图。
图12 速度矢量图
可以看出,波浪壁面出流体出现反流,在波谷出反流的流体最多,速度在波谷出最小,接近于0,出现滞留区。
若要观察波峰、波谷处流体流动速度,需要在波峰、波谷处创建两条直线,观察直线上的速度。因为管道7-11节处流动充分发展,所以在第十一节波峰、波谷处建立两条直线,如图。
图13 波峰、波谷
图14 波峰、波谷的速度
波峰贴近两侧壁面出的速度梯度很大,在管道中间速度随高度增加而增加,在0.7m左右达到最大。波谷处靠近上壁面的速度梯度很大,但是由于有波谷存在,波谷处的速度梯度不大,在谷中速度先增大再减小,在0处左右达到最下,随后逐渐增加,在0.7m高度左右速度最大。高度在0.5m处以上波峰波谷处的速度基本相等。
二、 周期性波浪管道模型的数值模拟
图15 周期性网格
网格密度与完全管道网格相同。
在fluent中输入以下指令,创建周期性网格。 /grid> modify-zones
/grid/modify-zones> make-periodic Periodic zone [()] inlet Shadow zone [()] outlet
Rotational periodic? (if no, translational) [yes] no Create periodic zones? [yes] yes
Auto detect translation vector? [yes] yes
computed translation deltas: 1.000000 0.000000 all 100 faces matched for zones 6 and 5.
zone 5 deleted
created periodic zones. /grid/modify-zones>
边界条件中可以看到已经没有outlet,inlet也变成了periodic周期性的。这里要设置周期性边界条件。质量流量为0.816,其他设置与之前相同。
图16 边界条件
图17 残差
Energy并不收敛,反而随计算而发散。其他参数都收敛。计算量很小,计算速度明显提高。
图18 压力图