【正文】 的壓力值小。采用 FLUENT 中的 RNG 紊流模型進(jìn)行計(jì)算，數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)k??果符合好，表明 RNG 紊流模型對具有二次流的紊流流動具有較好的模擬，能準(zhǔn)確k??反映彎管內(nèi)部流態(tài)，對工程研究有很好的指導(dǎo)作用。 圓管湍流數(shù)值模擬結(jié)果驗(yàn)證 直圓管（1）軸向流速的變化執(zhí)行 Plot→XY Plot，選擇 Y Axis Function 里的 Velocity 和 Velocity Magnitude，選擇 Surfaces 里圓管的對稱軸 linex，可得到軸向流速分布散點(diǎn)圖。圖 521 軸向流速分布散點(diǎn)圖 The scatter plot of axial velocity distribution由上圖可以看出，在圓管的軸上，進(jìn)口段流速分布變化較大，從進(jìn)口流速急劇上升到最大流速 。之后又下降。但實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，???流應(yīng)該在進(jìn)口段后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，軸向流速應(yīng)該趨于恒定，可見此模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)置長度不夠，使流動并未達(dá)到充分紊流。紊流入口段長度有經(jīng)驗(yàn)公式 可以算的，即[27] （51）??540Ld??:由此可見，紊流的邊界層厚度的增長比層流邊界層要快，因此紊流的進(jìn)口段要短些，而且長度主要受來流擾動的程度有關(guān)，與雷諾數(shù)無關(guān)，擾動越大，進(jìn)口段越短?？伤愕萌肟诙伍L度約為 3m，由上圖顯示效果可以看出，軸向流速一直在變化，并未達(dá)到最大且穩(wěn)定的速度，故紊流未發(fā)展充分。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)應(yīng)加大圓管長度。（2）軸向壓強(qiáng)的變化執(zhí)行 Plot→XY Plot，選擇 Y Axis Function 里的 Pressure 和 Pressure Magnitude，選擇 Surfaces 里圓管的對稱軸 linex，可分別得到=； =； =。?? 圖 522 軸向壓強(qiáng)分布 圖 523 軸向壓強(qiáng)分布圖 Axialdirection pressure Axialdirection pressure distribution distribution圖 524 軸向壓強(qiáng)分布圖 Axialdirection pressure distribution圓管紊流中的壓降，雖然不存在理論上的經(jīng)驗(yàn)公式，但從上面三個(gè)圖可以看出，紊流的壓降和層流類似，除了入口段壓強(qiáng)分布因流速急劇上升而下降稍快外，其余部分均可看做是一條直線，即 隨 的增加而降低，是正比關(guān)系。p?L 90 度彎管操作：Report→Surface Integrals...，打開面積分設(shè)置對話框由此可依次得到三個(gè)不同速度下的 =， =， =。1p2p?3p? （1）水頭損失 ?????? .?? ? ==?????? （2）彎頭的局部損失系數(shù) 22hg=v? ???????6 總結(jié)與展望 總結(jié)本文通過數(shù)值模擬對兩種圓管內(nèi)水流動的層流和紊流兩種流態(tài)進(jìn)行了計(jì)算與分析。數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)通過理論上關(guān)于圓管層流、紊流的基本概念得到驗(yàn)證。（1）圓管內(nèi)水的流動，不管層流還是紊流，都分為進(jìn)口段流動和沿程流動。在進(jìn)口段內(nèi)，流動存在邊界層，流速與壓強(qiáng)持續(xù)變化，直到流動穩(wěn)定，達(dá)到沿程段內(nèi)。層流的進(jìn)口段較長，紊流的進(jìn)口段較短。在沿程段內(nèi)，由截圖可表明圓管中層流運(yùn)動的過流斷面上，流速分布是一個(gè)以管軸為軸線的旋轉(zhuǎn)拋物面，這是圓管層流的重要特征之一；而在紊流的過流斷面上，流速的分布較為均勻、平緩，沒有明顯的分層，基本一致，說明混合強(qiáng)烈。（2）分別對層流與紊流流動的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理并分析，分別通過入口度長度，壓降規(guī)律，速度分布與伯努利方程進(jìn)行理論驗(yàn)證，論證了數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。在數(shù)值模擬結(jié)果的后處理圖中可以直觀的分析層流與紊流各自在圓管內(nèi)部流動的變化。 展望實(shí)驗(yàn)中存在一些問題需要改進(jìn)，比如說管長、管徑的選擇，實(shí)驗(yàn)也忽略了管壁的粗糙度，均設(shè)為零。還有紊流模型的選擇，實(shí)驗(yàn)選擇的是 Kepsilon[2 eqn]模型，還有其他幾種模型應(yīng)該試用對比。以上問題，今后將在學(xué)習(xí)中繼續(xù)探討，以求完善。參考文獻(xiàn)[1] 何永森,[M].北京:國防工業(yè)出版社,1999. 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