张 鹏, 凡凤仙

(1.上海理工大学 能源与动力工程学院,上海 200093;2.上海理工大学 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室,上海 200093)

基于OpenFOAM的周期性管内流动边界处理方法研究

张 鹏1,2, 凡凤仙1,2

(1.上海理工大学 能源与动力工程学院,上海 200093;2.上海理工大学 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室,上海 200093)

为探究开源计算流体力学软件OpenFOAM中不同周期性边界条件处理方法的适用性,针对圆管内泊肃叶流动,分别在mapped,cyclicAMI,cyclic fan边界条件下开展数值模拟,对模拟得到的速度分布和压力分布进行分析.结果表明:3种边界条件设置下,数值模拟得到的速度分布均与解析解吻合,其中mapped和cyclicAMI边界条件下的数值解非常接近,且与解析解吻合更好;采用mapped边界能够得到与解析解符合的压力场,采用cyclic fan边界时在模拟区域进、出口存在很大的压力梯度,采用cyclicAMI边界得到的压力则恒为0.基于此,探讨了mapped边界条件下,数值模拟结果对计算网格的敏感性.研究发现:随着径向网格数目的增加,速度的计算精度先迅速提高而后趋于稳定;边界层层数的增加能够有效提高近壁区速度的计算精度;数值模拟时径向网格数目采用 16个以上为宜,边界层层数不宜少于3层.

管内流动; 周期性边界条件; 泊肃叶流动; 计算流体力学; OpenFOAM

在工程实际应用中,不可压缩流体的管内流动非常普遍.随着计算机技术的快速发展,数值模拟技术在管内流动研究中得到了日益广泛的应用.数值模拟能够获得复杂流……