【正文】 檢驗(yàn)計(jì)算的正確性，又可以對(duì)實(shí)驗(yàn)起到一定的指導(dǎo)作用。 Reynolds number；Numerical simulation 目 錄1 緒論 ...................................................................1 課題提出的意義 ......................................................1 直接數(shù)值模擬方法簡(jiǎn)介 ................................................1 主要研究?jī)?nèi)容 ........................................................22 直接數(shù)值模擬方法 .......................................................3 FLUENT 簡(jiǎn)介 .........................................................3 FLUENT 的計(jì)算過程 ...................................................5 控制方程 ............................................................63 在 GAMBIT 建立中模型 ....................................................9 直圓管 ..............................................................9 90 度彎管 ..........................................................104 在 FLUENT 中求解計(jì)算層流流動(dòng) ...........................................11 FLUENT 的參數(shù)設(shè)置 ..................................................11 直圓管層流計(jì)算結(jié)果及分析 ...........................................12 90 度彎管層流計(jì)算結(jié)果及分析 ........................................18 圓管層流數(shù)值模擬結(jié)果的驗(yàn)證 .........................................225 在 FLUENT 中求解計(jì)算紊流流動(dòng) ...........................................25 FLUENT 參數(shù)設(shè)置 ....................................................26 直圓管紊流計(jì)算結(jié)果及分析 ...........................................26 90 度彎管紊流計(jì)算結(jié)果及分析 ........................................33 圓管湍流數(shù)值模擬結(jié)果驗(yàn)證 ...........................................356 總結(jié)與展望 ............................................................38 總結(jié) ...............................................................38 展望 ...............................................................38參考文獻(xiàn) .................................................................39致 謝 ...................................................................411 緒論 課題提出的意義對(duì)實(shí)際工程中大量存在的邊界形狀復(fù)雜的區(qū)段內(nèi)的流動(dòng)，鑒于其復(fù)雜性和測(cè)量的困難性，實(shí)驗(yàn)往往只能給出總流的參數(shù)，卻無法給粗區(qū)段內(nèi)詳細(xì)的流場(chǎng)信息，而數(shù)值模擬能夠給出相關(guān)流場(chǎng)的具體信息 。關(guān)鍵詞 FLUENT；光滑圓管；湍流；層流；雷諾數(shù)；數(shù)值模擬Title The numerical simulation and analysis of the flow in the 3D round tubeAbstract:In engineering and life, circular pipe flow is the most mon and the simplest flow, and it contains two flow conditionsaminar and turbulent. Reynolds number is used to distinguish the fluid state criterion. This paper is to simulate study of threedimensional pipe laminar and turbulent flow by Fluent software, which mainly makes analysis on the velocity distribution and the pressure distribution . First, establish physical model in the Gambit, respectively, set straight circular pipe and 90 degree bend pipe physical model, and then, mesh. Selecting liquid flow equation of mass conservation, momentum conservation equation and energy conservation equation of laminar flow and turbulent flow, we can, respectively, use 3 different entrance velocity to make simulation analysis of 3D pipe internal fluid. In Fluent software , this paper expresses the different velocity of laminar and turbulent flow in pipe flow condition in an intuitive way, discussing pattern and characteristics under different flow, and verifies the accuracy of the numerical results through several theoretical method.Results show that the numerical results are Conformed to the theory datas of Laminar and turbulent flow . Keywords: Fluent。首先在 Gambit 里建立物理模型，分別建立直圓管與 90 度彎圓管的物理模型，并劃分網(wǎng)格。畢 業(yè) 論 文三 維 圓 管 流 動(dòng) 狀 況 的 數(shù) 值模 擬 分 析摘 要在工程和生活中，圓管內(nèi)的流動(dòng)是最常見也是最簡(jiǎn)單的一種流動(dòng)，圓管流動(dòng)有層流和紊流兩種流動(dòng)狀況。選用液體流動(dòng)的質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程以及 方k??程 ，分別對(duì)層流和紊流采用不同的 3 種入口流速來對(duì)三維圓管內(nèi)部流體進(jìn)行模擬分??1析，并在 FLUENT 軟件中以直觀的方式表示出了層流和紊流各種不同速度在圓管中的流動(dòng)狀況，分析討論其不同流速下的規(guī)律、特點(diǎn)。 Smooth pipe。??2對(duì)水流進(jìn)行數(shù)值模擬的一個(gè)有效的工具是 fluent 將其應(yīng)用于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)進(jìn)行數(shù)值模擬，可以方便地計(jì)算出各項(xiàng)水流參數(shù)的全場(chǎng)分布，具有計(jì)算快速，簡(jiǎn)捷，數(shù)值精度較高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí) fluent 具有從不可壓到可壓，層流到紊流等很大范圍的模擬能力，具有很強(qiáng)的實(shí)用性 。流體流動(dòng)的研究不僅具有學(xué)術(shù)價(jià)值，而且對(duì)于強(qiáng)制對(duì)流加熱和冷卻設(shè)備的設(shè)計(jì)者來說也具有相當(dāng)重要的實(shí)際意義。由于 NS 方程組是封閉的，用不著任何湍流模型，因此直接數(shù)值模擬不包含任何地認(rèn)為假設(shè)和經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。 直接數(shù)值模擬有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是，它并不是完美無缺的。最早的直接數(shù)值模擬的工作開始于 70 年代初期，雖然近二十年來計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，直接數(shù)值模擬的網(wǎng)格數(shù)已達(dá)到 10243 的規(guī)模，但現(xiàn)在的直接數(shù)值模擬還只能計(jì)算中等雷諾數(shù)以下的流動(dòng)。Fluent 是流體力學(xué)中通用性較強(qiáng)的商業(yè) CFD 軟件。2 直接數(shù)值模擬方法 FLUENT 簡(jiǎn)介FLUENT 是目前國(guó)際上比較流行的商用 CFD 軟件包，在美國(guó)的市場(chǎng)占有率為 60%，凡是和流體、熱傳遞和化學(xué)反應(yīng)等有關(guān)的工業(yè)均可使用。靈活的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和基于解的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)及成熟的物理模型，使 FLUENT 在轉(zhuǎn)換與湍流、傳熱與相變、化學(xué)反應(yīng)與燃燒、多相流、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、動(dòng)/變形網(wǎng)格、噪聲、材料加工、燃料電池等方面有廣泛應(yīng)用。值得強(qiáng)調(diào)的是，F(xiàn)LUENT 軟件還擁有多種基于解的網(wǎng)格的自適應(yīng)、動(dòng)態(tài)自適應(yīng)技術(shù)以及動(dòng)網(wǎng)格與網(wǎng)格動(dòng)態(tài)自適應(yīng)相結(jié)合的技術(shù)； FLUENT 軟件包含三種算法：非耦合隱式算法、耦合顯式算法、耦合隱式算法 ，??68是商用軟件中最多的； FLUENT 軟件包含豐富而先進(jìn)的物理模型，使得用戶能夠精確地模擬無粘流、層流、湍流。 在 CFD 軟件中，F(xiàn)luent 軟件是目前國(guó)內(nèi)外使用最多、最流行的商業(yè)軟件之一。FLUENT 系列產(chǎn)品采用 FLUENT 公司自行研發(fā)的Gambit 前處理軟件來建立幾何形狀及生成網(wǎng)格。③ 劃分網(wǎng)格 mesh 注意檢查網(wǎng)格質(zhì)量。利用 Fluent 軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，步驟如下：① 選擇求解器（3D） ；② 輸入并檢查網(wǎng)格；③ 選擇求解的方程，層流或湍流（或無粘流） ，化學(xué)組分或化學(xué)反應(yīng)，傳熱模型等。62/s???Inlet:流速入口， ， 。假設(shè)水的粘性為常數(shù)（運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù) ） 、不可壓流體，圓管光滑，6210m/s????則流動(dòng)的控制方程如下：（1）質(zhì)量守恒方程： (21)()()0uvwtxyz???????（2）動(dòng)量守恒方程： （2())()()()()()pupuvwuuptxyzxyzx????????????2） （2())()()()()()vuvvvptxyzxyzy???????3） （2()()()()()()()wuwvwwptxyzxyzz????????????4）式中， 為密度， 、 、 是流速矢量在 x、y 和 z 方向的分量，p 為流