基于FLUENT烘干机的内部流场仿真+答辩PPT(3)

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理论分析的方法的优点是它的普遍性的结果，许多其他因素清晰可见，它是指导和实验验证数值计算方法的理论基础研究。然而，它通常需要对需要计算的对象进行才抽象化和简单化，这样才是有可能计算的理论值。对于非线性问题，只有很少的流量可以计算分析结果。

通过实验测量所得到的实验结果具有真实性，它是理论分析和数值模拟方法的基础，其重要性不可小视。但是，有些实验经常会受到模型的尺寸，流场的扰动，人身安全和测量的精度的限制，有时还有可能较难经过试验的方法获得结果。此外，实验还会经常碰到经费投入、人力和物力的巨大耗费以及周期时间长等许多困难。

但是CFD方法正好克服前面两种方法的缺点，它能在计算机上实现一些特定计算，就好比在计算机上做一次物理实验。运用CFD的方法对流体流动进行数值仿真，通常包括以下步骤：（1）建立说明物理问题本质或工程问题的数学模型。通俗的说就是需要建立反映问题的各个量之间关系的微分方程和定解条件。这些是数值模拟的出发点。没有正确完整的数学模型，数值仿真就没有意义。流体流动的基本控制方程通常包括动量守恒方程、质量守恒方程、能量守恒方程、和这些方程对应的定解条件。

（2）追求高的计算效率、高准确度的计算方法，也就是建立控制方程中的数值离散化方法。如有限差分法、有限体积法、有限元法等。这里的计算方法不但包括微分方程离散化方法和求解方法。而且包括边界条件的处理和贴体坐标的建立等。这些方面的内容也可以说是CFD的核心。（3）编制程序和计算。这部分工作内容主要包括网格划分，初始条件以及边界条件的设置，设定控制参数等。这是整个工作中花费时间最长部分。由于计算的问题比较复杂，比如Navier-stokes方程就是一个比较复杂的非线性方程，数值模拟方法在理论上不是绝对完整的，所以我们需要运用实验来验证。正因为从这个意义上说，数值模拟又叫数值试验。（4）显示计算结果。数值计算结果一般都是通过图表方式显示，这对检查和判断分析质量和结果有着重要的参考意义。

2.2数学模型建立

对于分析对象的数值模拟计算，最后希望获得准确的流场结构以及流动参数的分布情况，在理论上是可以通过计算三维粘性Navier-stokes方程来真实的反应流场中存在的流动现象。但是由于Navier-stokes方程既有很强的非线性，在数学上直接求解存在困难，而且在计算资源上也不可能实现。本文运用的商业CFD软件FLUENT中运用以下一些的方法处理“ (1)无粘或有粘方程以及薄剪切层方程。也就是说薄层Navier-stokes方程。但是它不仅适用于流道最大几何曲率较小、附面层厚度较薄的流动，或者用于分析对象流场的初步估算,源Z自+751=文@论(文]网[www.751com.cn。对于本文的研究对象，由于烘干机存在曲率变化较大的转折流动，而且附面层发展充分，所以这类数学方法不适合。 (2)Eluer方程法。Eluer方程是Navier-stokes方程的基础和Navier-stokes方程比较，它缺少反应流体粘性的粘性项，比较适合对流场流动的预估计算。由于本文要求解一些和粘性有关的特征参数。比如总压恢复系数，所以不能运用此数学描述的方法。 (3)简化Navier-stokes方程算法。它运用抛物化Navier-stokes方程计算流场。

(4)基于流动等无旋假设的线化小扰动位势方程和全位势方程的算法。此方法的计算效率很高，通常它比较适合计算无激波和无回流涡的流场计算。对于本课题来说，因为流动在一些局部不满足其无回流等条件，所以本文不适用该方法。 (5)雷诺平均Navier-stokes+湍流模型。此计算方法的优点是可以提供比较精确的流场数值解，而付出的代价也是很大的计算量。但是，随着计算机技术快速发展，它对计算时间的消耗在工程上已完全可以接受，更由于此方法拥有优良的求解精度和数值稳定性，使这种方法成为工程设计中最常见的计算方法之一。