【正文】 的壓力值小。采用 FLUENT 中的 RNG 紊流模型進行計算，數(shù)值計算結(jié)果與實驗結(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，能準確k??反映彎管內(nèi)部流態(tài)，對工程研究有很好的指導作用。 圓管湍流數(shù)值模擬結(jié)果驗證 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圖。圖 521 軸向流速分布散點圖 The scatter plot of axial velocity distribution由上圖可以看出，在圓管的軸上，進口段流速分布變化較大，從進口流速急劇上升到最大流速 。之后又下降。但實際經(jīng)驗表明，???流應(yīng)該在進口段后達到穩(wěn)定狀態(tài)，軸向流速應(yīng)該趨于恒定，可見此模擬實驗設(shè)置長度不夠，使流動并未達到充分紊流。紊流入口段長度有經(jīng)驗公式 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，并未達到最大且穩(wěn)定的速度，故紊流未發(fā)展充分。改進實驗應(yīng)加大圓管長度。（2）軸向壓強的變化執(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 軸向壓強分布 圖 523 軸向壓強分布圖 Axialdirection pressure Axialdirection pressure distribution distribution圖 524 軸向壓強分布圖 Axialdirection pressure distribution圓管紊流中的壓降，雖然不存在理論上的經(jīng)驗公式，但從上面三個圖可以看出，紊流的壓降和層流類似，除了入口段壓強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)進行了計算與分析。數(shù)值模擬實驗通過理論上關(guān)于圓管層流、紊流的基本概念得到驗證。（1）圓管內(nèi)水的流動，不管層流還是紊流，都分為進口段流動和沿程流動。在進口段內(nèi)，流動存在邊界層，流速與壓強持續(xù)變化，直到流動穩(wěn)定，達到沿程段內(nèi)。層流的進口段較長，紊流的進口段較短。在沿程段內(nèi)，由截圖可表明圓管中層流運動的過流斷面上，流速分布是一個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，說明混合強烈。（2）分別對層流與紊流流動的計算結(jié)果進行后處理并分析，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行理論驗證，論證了數(shù)值模擬結(jié)果的準確性。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。 展望實驗中存在一些問題需要改進，比如說管長、管徑的選擇，實驗也忽略了管壁的粗糙度，均設(shè)為零。還有紊流模型的選擇，實驗選擇的是 Kepsilon[2 eqn]模型，還有其他幾種模型應(yīng)該試用對比。以上問題，今后將在學習中繼續(xù)探討，以求完善。參考文獻[1] 何永森,[M].北京:國防工業(yè)出版社,1999. [2] 陶文銓. 計算傳熱學的近代進展[M]. 北京: 科學出版社, 2022.[3] 王瑞金, 張凱, 王剛. FLUENT 技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用實例 [M]. 北京: 清華大學出版社, 2022.[4] Ghia U, Ghia KN, Shin CT. High Resolution for inpressbile flow using the NaiverStokes equations and a multigrid method[J]. J put phys, 1982,48(3): 387411.[5] 李進良，李承曦，胡仁喜. 精通 流場分析[M]. 北京:化學工業(yè)出版社，.[6] 江帆, 黃鵬. FLUENT 高級應(yīng)用與實例分析[M]. 北京: 清華大學出版社, 2022.[7] 陶文銓. 數(shù)值傳熱學[M]. 西安: 西安交通大學, 2022.[8] 溫正, 石良辰, 任毅如. FLUENT 流體計算應(yīng)用教程 [M]. 北京: 清華大學出版社, 2022.[9] 韓占忠, 王敬, 蘭小平 . FLUENT 流體工程仿真計算實例與應(yīng)用[M]. 北京: 北京理工大學出版社, 2022[10] Jones W P, Launder B E. The prediction of laminarization with twoequation model of trubulence[J]. Int. J Heat Mass Transfer. 1972. 15: 301314.[11] Launder B E, Spalding D B, Mathimatical Models in Turbulence. 1972: Academic Press.[12] Launder B E, Spalding D B, eds. The Numerical Computation of Turbulent Flows. Compu. Methods in Appl. Mech. and , Northholland Publishing Company. 1974.[13] 蔣光彪, 何永森. 基于非正交同位網(wǎng)格系統(tǒng)對二維正弦波壁繞流數(shù)值模擬[J]. 武漢理工大學學報. 2022. 32(3): 128132.[14] Ishihara Takeshi, Kazuki Hibi, Susumu Oikawa. A wind tunnel study of turbulent flow over a threedimensional steep hill[J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 1999. 83(13): 95107.[15] Ferreira A. D., A. M. G. Lopes, D. X. Viegas, A. C. M. Sousa. Experimental and numerical simulation of flow around twodimensional hills[J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 1995. 5455: 173181.[16] 劉珊, 丁祖榮. 彎曲圓管入口段定常流動的三維數(shù)值模擬[J]. 醫(yī)用生物力學, Journal of Medical Biomechanics, 2022 年 02 期.[17] 宇波, 王秋旺, 林明杰等. 一種非結(jié)構(gòu)化同位網(wǎng)格算法[J]. 工程熱物理學報, 1998,19(4): 475479.[18] 李偉,[J]. 液壓氣動與密封, Hydraulics Pneumatics amp。 Seals, 2022 年 04 期.[19] [M].北京:清華大學出版社，2022.[20] 人門與進階教程[M].北京:北京理工大學出版社，2022.[21] 楊湘隆,黃社華, 熊淵. 圓管彎道內(nèi)部流動數(shù)值模擬及湍流模式比較研究[J]. 西安理工大學學報, 2022 年 01 期.[22] 江山,張京偉, FLUENT 的 90 度圓形彎管內(nèi)部流場分析(Numerical simulation of inner flow in 90bbending duct of c ircularsection based on FLUENT ) [ J].中國艦船研究 ( Chinese Journal of Ship Reash), 2022, 3(1): 3741.[23] 尚虹,王尚錦,席光等. 90 度圓截面彎管內(nèi)三維紊流場實驗研究( Expermiental study on turbulent flow in a circularsectioned 90degree bend) [J]. 航空動力學報 (Jou rnal ofA erospace Power), 1994, 9(3): 263266.[24] Bishop AA , Deshpande SD . Non New tonian liquidair stratified flowt hrough horizontal tubes I I, Int J M ulti phase Flow[J], 1986。 12(6) : 977~ 996.[25] 李洪波, [J]. 天然氣工業(yè), 2022。 24(1): 89~ 91.[26] 董金玲, Fluent 圓管內(nèi)黏性流體流動的多媒體教學的應(yīng)用研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備. 2022 年第 11 期.[27] [M],北京:高等教育出版社,1999.致 謝經(jīng)過半年多的忙碌，我的論文圓滿完成，因為本人的知識有限有很多不全面的地方。論文的順利完成離不開老師，同學，朋友的幫助。本論文是在蔣光彪老師悉心指導下完成的，從查閱資料到學習 Gambit 建模到Fluent 模擬計算軟件的使用，從論文的草稿到最后的論文的修改。蔣老師都耐心的給我做指導，在此謹向蔣老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學生活的工程力學的同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們！ 袁洪武2022 年 5 月 更多精品教學文檔請點擊以下鏈接：（將以下白色鏈接文字顏色改為黑色即可看到）H 小學全冊教案H 小學數(shù)學精選I 初中數(shù)學精選I 高中數(shù)學精選J 語文教學精選J 高考滿分作文K 英語精品文檔L 政史地等精品L 理化生信息等M 音體美等精品N 高考復習精品N 高考真題解析O 中學小學教學PPT 技巧及模板Q