ansys教学算例集蝶阀内流场分析

阀门是用来开闭管路、控制流向、调节和控制输送介质的参数（温度、压力和流量）的管路附件。研究管路内阀门或者其他物的水力损失是一项非常重要的工作，有利于设计者更好的理解损失发生的原因，利用CFD模拟获得结果还可以知道改进阀门/连接头的结构，从而降低对流体机械（如泵、压缩机等）的性能要求和设计生产成本。本例以蝶阀管路流动为例，用ANSYS19.0，对管内流场进行仿真，包括流动材料属性、边界条件、求解和后处理的设置。计算流场内各物理量的分布，可用于评判阀门水力特性等。案例描述本例中水流以5m/s的速度流经20mm半径的管路，水流进口为充分发展

，蝶阀开度为55°，等效沙粒粗糙度为0.2mm。参考温度为300K，参考压力为1atm。创建工作并启动CFX，将网格文件PipeValveMesh.gtm拷贝至英文文件 下，打开ANSYS

CFX仿真更改Working

Directory路径至网格文件 下。鼠标左键单击CFX-Pre

19.0

，进入CFX-Pre界面。进入CFX-Pre界面，鼠标左键单击【File】>【New

Case】或菜单栏下 ，新建case，在弹出的 框中选取【Simulation

Type】>【General】，点击【OK】进入到case

设置界面中。。导入网格文件在【File】>【Import】>【Mesh…】,选择【Files

oftype】为【CFX

Mesh（*gtm

*cfx）】，在视图窗口选取网格文件PipeValveMesh.gtm，单击【Open】导入网格。此时，图形界面中可以查看到导入的网格形态。选择【File】>【Save

Case

As】，在【Filename】中写入PipeValve，单击【Save】保存case文件。物理模型设置定义流体材料选择Outline下Defauomain，单击鼠标右键，选择Rename，输入PipeValve。双击PipeValve，在Basic

Settings 栏下的Material中，选择Material为Water。保持【

Models】>【Pressure】>【Reference

Pressure】栏里值为1[atm]。切换到Fluid

Models 栏下，选择【Heat

Transfer】>【Option】>【None】。设置【Turbulence】>【Option】为默认选项【k-epsilon】。点击【OK】物理模型设置定义流场边界定义进口速度剖面分布点击Insert

Expression，定义以下函数表达式。物理模型设置定义流场边界进口边界设置在Outline下的PipeValve行单击右键，选择【Insert】>【Boundary】选项，在Name栏后填入“Inlet”，点击【OK】。进入到Basic

Settings设置栏中，保持【Boundary

Type】>【Inlet】。选择【Location】>【inlet】。其余具体设置参数点击【OK】物理模型设置定义流场边界出口边界设置在Outline下的PipeValve行单击右键，选择【Insert】>【Boundary】选项，在Name栏后填入“Outlet”，点击【OK】。进入到Basic

Settings设置栏中，保持【Boundary

Type】>【Outlet】。选择【Location】>【outlet】。其余具体设置参数物理模型设置定义流场边界蝶阀壁面边界条件设置回到Outline下的PipeValve行单击右键，选择【Insert】>【Boundary】选项，在Name栏后填入“Pipe

wall”，选择Boundary

Type为【Wall】，【Location】为【pipewall】，点击【OK】。物理模型设置定义流场边界对称边界条件设置回到Outline下的PipeValve行单击右键，选择【Insert】>【Boundary】选项，在Name

栏后填入“SymP”，选择BoundaryType为【Symmetry】，【Location】为【symP】，点击【OK】。在Outline下，右击PipeValve

Default，Rename为Valve

Wall物理模型设置求解器设定在Outline下双击选择Solver

Control设置【Convergence

Control】>【Max.Iterations】>60设置【Convergence

Control】>【Fluid

Timescale

Control】>【Timescale

Control】>【PhysicalTimescale】>2[s]。设置【Convergence

Criteria】>【Residual

】>1e-05点击【OK】物理模型设置】初始化设定单击【Global

Initialization按一下表格内容设置参数设置完成后点击【OK】写出CFX-Solver求解输入文件菜单栏中单击Define

Run保存名称为PipeValve.def的文件点击Save保存选择【File】>【Close】退出CFX-Pre选择弹出 框中的【Save&Close】求解设置选择Double

Precision(可选)。选择【Parallel

Environment】>【Run

Mode】>…调整并行核数(可选)。在打开的CFX-Solver求解器中选择【Start

Run】。后处理设置在CFX-Solver界面下，单击选择Launch

CFD-Post

with

a

results

file。进入到CFD-POST界面下。后处理设置使用对称平面显示完整几何选择【Insert】>【Instance

Transform】，选择默认名称取消选择【Instancing

Info

From

】勾选【Apply

Reflection】>【Method】>YZ

Plane,【X】>0.0[m]选择【Apply】在Outline 下，双击User

Locations

and

Plots中的Wireframe，在【View】 下设置如下点击【Apply】确定。后处理设置创建速度矢量图选择Vector图标，默认名称，点击【OK】选择【Geometry】>【Definition】>【Locations】>SymP点击【Apply】后处理设置显示阀体表面压力云图双击Outline中Valve

wall边界，进入到详细设置面板下在Color选项栏中，选择【Mode】>Variable，【Variable】>Pressure在View选项栏中，选择【Apply

Instancing

Transform】>【Transform】>InstanceTransform

1点击【Apply】后处理设置创建流线关闭Valve

wall、Vector

1显示点击Streamline选择【Start

From】>Inlet选择【View】>【Apply

Instancing

Transform】>Instancing

Transform1点击【Apply】后处理设置计算管路 压降选择菜单栏【Insert】>Table，点击【OK】在A1栏里填入表达式：“=areaAve(Tota