案例9 - 90°管内流动与传热
1.案例介绍
本案例将对一个90°大弯管内的冷热水搅浑二维流动过程进行模拟，大直径弯管中流动着冷水，在拐点处内垂直接入了一个小直径的直管，该直管连接着热水。本次仿真目标是观察冷热水在整个管道系统中的搅浑和混合现象。通过格物CAE的流动传热模块，我们可以获得冷热水在管道系统内的流速分布、温度分布和混合效应。通过观察冷热水的搅浑过程，研究它们在弯管内的流动路径和混合情况，从而理解冷热水混合的机理，优化管道设计，改善流体的混合和温度均匀性。
二维管道的几何模型如下图所示：
2.网格文件
网格文件：Mix_2D.med
3.操作说明
本案例在格物CAE->流动传热模块中完成。
3.1 选择湍流模型
点击 流动传热仿真，选择湍流模型为 k-omega SST，其他保持默认。如图所示：
3.2 网格导入
下载部分2的网格文件，在 流动传热仿真 -> 网格中，类型选择 上传网格，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。
3.3 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。 水的动力粘度为 9.31e-4 Pa·s，密度为 992.91 kg/m³，比热为 4180 J/kg/K，热导率为 0.59967 W/m/K，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，温度为 293.15 K，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 [+]，即可选择预定义的边界条件，依次进行如下边界条件的定义：
- 冷端速度入口
选择速度入口，点击 施加位置 右侧的 [+]，勾选 inlet1，设置速度大小为 0.4 m/s，温度为 293.15 K。
设置完成情况如图所示：
- 热端速度入口
选择速度入口，点击 施加位置 右侧的 [+]，勾选 inlet2，设置速度大小为 1.2 m/s，温度为 313.15 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，热通量大小为 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：
- 对称面
选择对称面，点击 施加位置 右侧的 [+]，勾选 symm。
设置完成情况如图所示：
3.6 设置时间步和计算资源
点击 求解器 > 时间步&资源，保持 定时间步长计算，选择时间步数为 2000，时间步长为 0.1 s，选择输出频率为 100，即每计算100步输出一帧后处理结果，如图所示：
4. 提交计算和查看仿真结果
设置完成后，点击 仿真结果，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。
