孙致月， 陈 翾， 赵世明

(中国人民解放军91336部队， 河北 秦皇岛 066001)

基于CFD技术的管内流动精细仿真方法

孙致月， 陈 翾， 赵世明

(中国人民解放军91336部队， 河北 秦皇岛 066001)

利用数值仿真方法模拟管内流动具有适应性好、 高效方便的优势. 充分考虑到管道壁面对管内流动的作用， 引入湍流双层流动模型分别对近壁面和管道中心流场进行求解. 采用增强壁面处理方法描述壁面对流场参数的影响关系， 选取了合理的边界条件和计算区域以消除管道物理模型对流场边界的反作用， 基于CFD技术发展了一种可对管内流动进行精细模拟的数值方法. 通过对典型直管和三维细长管道的计算结果的分析， 表明所建立的数值方法准确模拟了管道入口处流场的发展过程， 通过对数值计算结果与理论计算结果的对比分析， 表明所建立的数值方法正确、 模拟精度较高.

管内流动； 数值仿真； CFD； 精细模拟

0 引 言

管内流动是一类重要的流动形态， 它广泛存在于机械、 能源、 化工、 航空航天、 船舶等实际工程应用中[1-5]. 管内流动的正向问题是充分了解已有管道的流动及压力损失状态， 为管道流动驱动等机构提供设计依据； 反向问题则是在已存外部条件下， 优化管道结构而获得期望的流动状态和压力损失.

研究管内流动的方法主要有理论分析、 实验方法和仿真方法. 理论方法基于流动遵循的一般规律求解流动状态， 由于求解方程复杂、 流动状态多样性致使获得方……