案例1 - 管道内多组分气体流动

1.案例介绍

本案例旨在利用计算流体动力学（CFD）多组分气体模块，模拟管道内多组分气体的流动过程。通过对多组分气体在管道中的流动特性进行深入研究，我们可以更好地理解气体混合、扩散、对流以及组分间相互作用等复杂现象。 在本案例中，我们将考虑一个典型的管道系统，其中包含多种不同组分的气体。这些气体在管道中以一定的速度流动，同时受到管道壁面、流体内部摩擦以及组分间相互作用等多种因素的影响。通过CFD模拟，我们可以分析这些气体在管道中的流动状态、速度分布、压力变化以及组分浓度分布等关键参数。

2.几何/网格文件

网格文件：pipe.med

3.操作说明

本案例在格物CAE ->多组分气体仿真模块中完成。

3.1 网格导入

在 多组分气体仿真 ->网格 中，类型选择 上传网格，依照指示，将网格文件pipe.med以拖曳或以选择文件的方式导入网格。

3.2 计算设置

点击多组分气体仿真处，选择湍流模型为 k-epsilon 模型，时变特性为 瞬态，混合气体组分选择空气/氦气，具体设置如下。

3.3 初始条件

在 多组分气体仿真 ->初始条件 处设置初值，设置初场温度为300K，设置初场的组分全为空气，具体设置如下图。

3.4 边界条件

点击 多组分气体仿真 ->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：

• 壁面

点击选择 壁面，点击施加位置右侧的 [+]，选择 bottom 和 top，具体设置如下。

• 对称面

点击选择 对称面，点击施加位置右侧的 [+]，选择 sym，具体设置如下。

• 速度入口

点击选择 速度入口，速度大小为 0.05m/s，温度为 300K，氦气质量分数为 0.5，点击施加位置右侧的 [+]，选择 inlet，具体设置如下。

• 出口

点击选择壁面，点击施加位置右侧的 [+]，选择 outlet，具体设置如下。

3.5 时间步长设置

点击 多组分气体仿真 -> 时间步&资源，保持定时间步长计算，选择时间步数为 1000，时间步长为 0.01 s，计算核数为8，选择输出频率为 50，即每计算50步输出一帧后处理结果，具体设置如下。

4. 计算和仿真结果

4.1 提交计算

设置完成后，点击 仿真计算，点击 提交计算，即可开始计算。

计算完成后，在自由表面流场仿真模块处会显示绿色图标，此时可开始进行仿真结果的查看。

4.2 查看结果

点击 仿真计算->结果云图，选择物理场为 Y_he/Y_he，即可查看多组分气体扩散过程。