案例8 - 三通水管冷热流体混合

1.案例介绍

三通管是一个具有三个进口和一个出口的设备，通常用于将冷却流体与热流体进行混合或换热，三通管内的冷热流体搅浑过程是工程领域中的一个重要应用场景，确保流体均匀性和高效性需要对管道进行的精确的设计。格物CAE的流动传热模块可以模拟和分析流体在三通管内的流动行为，包括速度、温度和压力等因素。该计算可以辅助工程师评估不同操作参数对流体混合和换热效果的影响，并对管道几何、入口条件进行优化，提高三通管的性能，从而提高能源利用效率和流体处理的效果。

本案例使用格物CAE流动换热模块，模拟三通水管的冷热流体混合现象。

2.网格文件

网格文件：Mixing_Tee.med

3.操作说明

本案例在格物CAE->流动换热模块中完成。

3.1 网格导入

下载网格文件，在 流动传热仿真 -> 网格 中，点击上传网格，依照指示将网格文件导入。

导入网格后，可通过鼠标左键移动视角，右击平移网格体。

3.2 设置全局模型

点击 流动传热仿真 -> 全局模型，设置 z方向的重力加速度为 -9.81 m/s²。

3.3 设置材料

点击 流动传热仿真 -> 材料 右侧的 [+]，添加流体材料，选择 水。

水的运动粘度为 0.001 Pa·s，密度为 1000 kg/m³。如图所示：

3.4 初始条件

点击 流动传热仿真 -> 初始条件，设置湍流初值为 默认，在温度栏填入 300 K 。

设置完成情况如图所示：

3.5 边界条件

点击 流动传热仿真 -> 边界条件 右侧的 [+]，依此进行如下边界条件的定义：

• 速度入口1

选择速度入口，点击 施加位置 右侧的 [+]，勾选 inlet_1，设置速度大小为 0.585 m/s ，温度为 300 K。

设置完成情况如图所示：

• 速度入口2

选择速度入口，点击 施加位置 右侧的 [+]，勾选 inlet_2，设置速度大小为 0.764 m/s ，温度为 330 K。

设置完成情况如图所示：

• 出口

选择出口，点击 施加位置右侧的 [+]，施加位置勾选 outlet ，设置温度边界类型为 定热流，热流大小为 0 W/m²。

设置完成情况如图所示：

• 壁面

选择壁面，点击 施加位置右侧的 [+]，施加位置勾选 wall ，设置温度边界类型为定热流，热流大小为 0 W/m²。

设置完成情况如图所示：

3.6 时间设置

点击 流动传热仿真 -> 时间步&资源，保持定时间步长计算，选择时间步数为 20，时间步长为 0.1 s，选择输出频率为 1，即每0.1秒输出一帧后处理结果，如图所示：

可在计算核数栏选择填入需要使用的计算核数。

4. 计算和仿真结果

设置完成后，点击 仿真计算，点击 开始计算，即可提交计算。

计算完成后，在流动传热仿真处会显示绿色图标，此时可开始进行仿真结果的查看。

点击 仿真计算->结果云图，选择物理场为 TempK/TempK ，点击播放键可观看流动传热过程。。