理论教育 FLOTRAN分析类型—理论解析与应用实例

FLOTRAN分析类型—理论解析与应用实例

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:用户可以使用FLOTRAN进行以下流体分析:层流分析层流中的速度场都是平滑有序的,高粘性流体的低速流动通常属于层流。动网格分析FLOTRAN中采用ALE算法,即任意的拉格朗日-欧拉方程来实现流体中的动网格分析。多场耦合分析目前,在工程中存在很多与流体相关的多场耦合问题,如流-固耦合,流-固-热耦合和流-热耦合问题,为此ANSYS基于FLOTRAN和多场耦合求解器为用户提供了较为完备的解决方案。

FLOTRAN分析类型—理论解析与应用实例

用户可以使用FLOTRAN进行以下流体分析:

(1)层流分析

层流中的速度场都是平滑有序的,高粘性流体(如石油等)的低速流动通常属于层流。

(2)湍流分析

湍流分析用于处理那些由于流速足够高和粘性足够低而引起湍流波动的流体流动情况,ANSYS中的二方程湍流模型可考虑在平均流动下的湍流速度波动的影响。如果湍流和层流的密度在流动过程中保持不变或者当流体压缩时只消耗很少的能量,则该流体就被认为是不可压缩的,不可压缩流体的温度方程将忽略流体动能的变化和粘性耗散生热。

(3)热分析

流体分析中通常还会求解流场中的温度分布情况。如果流体性质不随温度而变,就可不解温度方程。在共轭传热问题中,要在同时包含流体区域和非流体区域(即固体区域)的整个区域上求解温度方程。在自然对流传热问题中,流体由于温度分布的不均匀性而导致流体密度分布的不均匀性,从而引起流体的流动,与强迫对流问题不同的是,自然对流通常都没有外部的流动源。

(4)可压缩流分析

对于高速气流,由很强的压力梯度引起的流体密度的变化将显著地影响流场的性质,ANSYS对于这种流动情况会使用不同的解算方法。

(5)非牛顿流分析

应力与应变率之间呈线性关系的这种理论并不足以解释很多流体的流动,对于这种非牛顿流体,ANSYS程序提供了三种粘性模式和一个用户自定义子程序。(www.daowen.com)

(6)多组分传输分析

这种分析通常是用于研究有毒流体物质的稀释或大气中污染气体的传播情况,同时,它也可用于研究有多种流体同时存在(但被固体相互隔开)的热交换分析。

(7)VOF分析

VOF分析用于处理流体中包含无约束气体-液体的表面。用户可以使用该功能处理二维平面和轴对称问题,例如流体漫过大坝分析与二维的波浪运动分析等。

(8)动网格分析

FLOTRAN中采用ALE算法,即任意的拉格朗日-欧拉方程来实现流体中的动网格分析。流体流动问题往往涉及动接触面,这种界面可能是可动的内壁,也可能是可动的外壁或自由界面,对于这种问题可以使用ALE方法来求解。

(9)多场耦合分析

目前,在工程中存在很多与流体相关的多场耦合问题,如流-固耦合,流-固-热耦合和流-热耦合问题,为此ANSYS基于FLOTRAN和多场耦合求解器为用户提供了较为完备的解决方案

此外,这些分析类型并不相互排斥,例如,一个层流分析可以是传热的或者是绝热的,一个湍流分析可以是可压缩的或者是不可压缩的,动网格分析中可以包括VOF分析和瞬态分析。

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