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边界条件对圆管层流流动的影响分析



(  ̄-装 备技 术》 3 ( - 4T - 第 1卷 第 6期 2 1 0 0年  3  3 边界 条 件 对 圆管层 流 流 动 的影 响分 析  李 伟  陈小 龙  ( 昌 理 工学 院工 程 系 ) 南   ( 昌大 学 建筑 工程 学 院 ) 南   摘 要 应 用 Fun 软件 ,分 别就 匀速度 、抛物 线形速 度分 布入 口边界 条件 下模 拟 圆管层 流  le t 流场 ,得 到进 出口截 面的静 压 降 ,并 与 理论 值 进 行 比较 。计 算 结 果显 示 , 匀速 度 入 口条件  下 ,进 出口静 压 降的百分误 差 随雷诺数 增加 而急剧 增 大 ;而抛 物线 形速度入 口条件 下 ,进 出   口静压 降与理论 值基 本吻 合 。   关键 词 1 研 究 内容 Fun 软件 let 数 值模 拟 圆管 层流 静压 降 速 度场  4 数值 方法  在相 同雷诺数 下 ,分别采 用匀速 度人 口、抛 物  线形 速度入 口边界条 件 ,计算 出这两 种边 界条件 下  进 出 口的静压 降 ,并与理 论值 进行 比较 。同时计 算  出水 以匀速度 人 口边界条 件流 入管道 后充 分发展 为  层流所 流经 的距离 L ( , 圆管层 流进 口段长 度 )  。 2 几何 模形及 网格 划分  4 1 边 界 条件  . 边界 条件 A:匀 速度 /人 口, 自由边界 出 口。 Z   2   边界 条件 B:抛物 线 形 速 度 “: u 1一 ) 2 (   入  』L  口 ,自由边 界 出 口。   42 计 算方 法  . 采用 控 制容 积 积分 方 法对 微 分方 程进 行 离散 。   圆柱长 L=5 m,半 径 R=0 0  3   .5 1。圆周 线 和  1 长度 方 向划分 1 0个 网格 。壁面边 界层 :靠壁 面第  0 一 压力 速度耦 合采用 SMP E算 法进 行 迭代 求 解 ,动  I L 量方程 采用 一阶迎 风格式 。   5 数值 计算 结果  个 网格 高度 fs r it o r  w=0005m, 度 增长 因子  .0   高 go t f t =10 , rwh a o .8 单元 总排数 rw = 。整体 采用   c r os 5 co e 方式划 分为 非结构 化六 面体 网格 ,体 网格数  opr 共 11 0 4  0个 。 5   3 理 论 分 析  5 1 进 出 口的静压 降  . 进 出 口截面 的静压降 却 如表 1所示 。   表 1 不同雷诺数对应的静压降及其与理论值误差     根据 圆管 内流 的稳 态层 流理论 ,进 出 口截 面 的  静压 降  △p: s y.   t ‘   , 横截 面速度 分布  = 五1  ) 2( 一   式 中  —— 水 的动力粘 度 ;   u — 圆管层 流平 均流速 ; —   r —— 圆截 面上任 一点 到圆心 的距离 。   李伟 ,男 ,18 年生,硕士研究生。南昌市 ,30 3 。 91 30 1   3  4 边界 条件对 圆管层 流流动 的影响 分析  表 l 数据表 明 : 用抛 物 线 形速 度 人 口边 界 条  采 件 , 出 口的静压 降 与理论值 基本 吻合 ; 进 而采 用匀速  度 人 口边 界条件 , 静压 降与理论 值 的误 差随  数增  加 而增大 。静 压 降 随 雷 诺 数 的 变 化


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