人人文库美如初恋！
资源预览需要最新版本的Flash Player支持。 您尚未安装或版本过低,建议您
热流体数值实验指导书目录介1实验一圆管不可压缩粘性流实验3实验二充分发展管道流实验9实验三管道突扩10实验四圆柱体绕流实验13实验五翼型叶片的绕流16实验六孔板流量计20实验七平板绕流试验22实验八一维平板的稳态导热24实验九复合壁面的稳态传热（一）26实验十复合壁面的稳态传热（二）28介随着用在个各行各业的渗透以及术的普及，越来越有必要对本科生进行有关面的基础教学。司推出的教学版好能够满足这种需求。一个简单的流体虚拟试验平台，它运用术，通过模拟流体力学以及传热学中一些简单物理问题，使一些基本概念、基本现象、基本模型数值化，可视化，从而加强同学们对流体力学和传热学基本概念的认识，并引导学生更有效的利用具解决热流体方面的有关问题。1．启动面双击标，会出现如下界面选择a右边文本域中将出现本软件所能进行的10种模拟试验，它们是翼型，导热，圆柱绕流，管道扩张，孔流，平行板传热，管道流动，平板绕流，立式平行板传热。通过单击对应的试验名称，再单击我们就可以开始实验了。上述界面中左边还有些选项,看字面意思同学都能够清楚，我们不去管它。2．形用户界面介绍当启动一个实验后，我们将进入如界面，通过图形用户界面我们可以对实验模型进行构建以及网格化等。图形界面是很友好的，在界面的左上部是图形窗口，它是用来显示模型的，在默认情况下占据了界面的大部分。在界面的右上边是一些控制按钮和输入框体，其下面有一浮动窗体，其中的内容是有关该次试验的英文说明和图示。右下角还有一些按钮主要是用来改变图形窗体的显示方式。右上角的控制按钮主要是代表试验的每一步骤，例如钮代表确定几何边界条件，当其按下时下面会出现一个输入框窗体，可以在其中输入几何条件，紧跟其后的依次是格），理条件），解计算，告，处理。其中每个按钮在上一条件值输入完毕按下自动被按下，其对应的输入框体也紧跟着出现。图2在界面的右下角的按钮主要是用来改变图形的显示方式的，其中第二排第一个按钮是用来调整图形显示使之恢复默认显示（左健点击）。第二排第三个按钮主要是用来把图形分象限显示，用鼠标右健单击，则可出现次级按钮，我们可以按自己的爱好选择图形显示方式。第一排的小按钮的功能就是当我们点击其中一个时其指示的象限被激活，即可以进行其他操作，反之则无影响。右健单击第三排的第一个按钮我们可以自定义图形的坐标，至于其他的一些按钮，由于几乎不怎么用，不再作介绍。有一些经常用到的按钮（见表1）。3．鼠标操作旋转图形（鼠标左健单击图形并拖动，图形将沿与鼠标拖动方向垂直的轴转动。放大图形或旋转图形（其中竖直拖动产生放大，水平拖动产生旋转。局部放大（当我们欲局部观察图形时，只须按下后在目标区域拖动鼠标左键使出现的矩形框包围区域。图形移动标中健。表1令按钮（选择按钮（单选按钮（多选按钮文本框（列表框（选择列表框（滑杆（实验一圆管不可压缩粘性流实验实验目的在这个实验中，你可以模拟粘性流体流经整个圆管的情况（要保证均匀的进口速度）,其中包括热传递和没有热传递两种情况。我们将会观察到，入口长度，还有水力参数和热力参数（存在热传递情况下）是与雷诺数紧密联系的。要观察基于雷诺数的表面摩擦系数和鲁塞尔数（存在热传递情况下）是怎样分布的。同时观察出口处速率和温度的变化。如果利用轴对称特性，这个问题就可以用二维方法加以解决，尽管实际问题是三维的。实验原理对流体通过管道系统时流量分布的分析是工程应用中最常见的流体动力学问题。最主要的应用场合包括各种水力和气动系统。例如，水、油或天然气等管道流动问题的研究。在这个实验中，你可以研究有热传递或无热传递时等截面管道的流动状况。一．水力学问题图1管道中水力边界层的发展流体在圆形管道中流动时，入口处速度是均匀的。当流体和管壁接触时，由于粘性力对流体的影响，就产生了边界层。在管道入口处，边界层非常薄，除边界外，其它区域都可以看成是非粘性流。随着流体向前流动，边界层越来越厚。边界层的发展使得非粘性区域越来越小直至消失，结果所有边界层在管道中线处合并。合并后，粘性力的影响已经遍布到整个截面，截面速度大小和分布情况在以后的流动中就不会再发生变化了。这时边界层已经充分发展了，而达到这一状况的管道截面与入口处的距离就叫做水力入口长度（。对圆形管道，层流和紊流的速率分布决定于紊流混合在所处的径向位置。但不论是层流还是紊流，入口处的雷诺数都可以定义成如下形式uρe1其中，流体速度，D是管径。产生紊流的临界雷诺数2300，然而，要完全转变成紊流，雷诺数10000。对与层流，水力入口长度可以按如下形式计算???????2对于紊流2300，给出如下计算形式6/???????3二．管道摩擦损失1．层流对于在管道中充分发展后的稳态不可压缩层流，水头损失有如下定义形式2324其中，L是产生水头损失或压降所对应的两截面之间的距离，在本实验中，也就是指管长。改变上式形式可以得到充分发展区域无粘性区域边界层区域????????????25系数64/定义为达西或穆迪ss摩擦因子6要注意，层流摩擦因子仅仅是雷诺数的函数。2．紊流对于管道中的紊流，水头损失不能直接由函数解析得到。因此，要利用定理对实验数据进行修正以得到合适的无量纲因子再进行计算。对于经过充分发展的紊流，假定水头损失是以下变量的函数，,,,,,uρφ7其中，e管壁的平均粗糙度，其他参量和层流中的定义是一样的。对于已经充分发展的紊流，水头损失计算公式如下?????φ8未知函数φe/D必须通过实验的方法来确定。如果把它定义为紊流摩擦因子f，则不论是充分发展后的紊流还是充分发展后的层流，它们的水头损失都可以用以下形式表示229注意摩擦因子f是通过实验的方法来确定的。3．穆迪表（相关公式穆迪（结了大量管道摩擦实验数据，希望找到摩擦因子关于雷诺数的函数图2穆迪表以及它和表面粗糙度e/D的关系。其计算结果都编排在著名的穆迪表中（图2）。在这张图表中，层流的摩擦因子64/表面粗糙度是没有关系的，而且在对数坐标系中摩擦因子是随着雷诺数的增加而直线下降的。虽然在解偏微分方程时没有计算表面粗糙度的影响，但实验证明在层流中摩擦因子只仅仅是雷诺数的函数。观察图表中的紊流部分，注意，刚过临界雷诺数，所有的曲线都和光滑管曲线一致，后来，曲线都依次和光滑管曲线分离，且粗糙度越大，分离越快。未分离的曲线部分叫做流体的光滑管区域（of。光滑管区域以后，每条曲线最后都变成和横坐标平行的直线，这时摩擦因子f就和雷诺数就不相关了，而该区域就叫做流体的粗糙管区域（of。在前面两个区域界限之中的部分就叫做摩擦过度域（。摩擦因子与表面粗糙度e/D以及雷诺数关系，有以下的半经验公式，其中最著名的有i.对于流体的光滑管区域，大家公认的是由出公式对于摩擦过度域，最著名的是式????????-11在粗糙管区域，摩擦因子是粗糙度的函数，它们的相互关系如下210/12要注意，由穆迪表和上面的公式给出的经验关系是不精确的。但它们的误差不超过±15，不过这对大部分的工程设计和应用来说，精度已经足够了。三．热力学问题图3热力学边界条件考虑到管道流的进口温度T是相等的，且低于表面温度，由于对流热传递的存在，热力学边界层就会产生。如果管面条件确定了，例如有相等的表面温度（表面对流换热系数（，那么热力学边界层的形成过程是可以确定的。因为充分发展后的截面温度形状是和一定的表面温度和表面换热系数相对应的。但流体温度最终超过入口温度的值是随着管道长度的增加而增加的。对于内在流，如果求不出实际气流速度，就必须使用平均速度，同样求不出实际气流的温热量入口区域充分发展区域壁面温度，就必须使用气流的平均温度。在这里我们把流体经过截面时的温度变化，以流体的热量流量的形式来表示。流体在某个截面的热量流量是流体的质量流量ρu与单位质量流体所包含的内能乘积。∫13内能可用平均温度形式表示14对于圆管中的不可压缩流体，常量，平均温度就可以表示成如下形式∫．边界层充分发展的条件温度分布的充分发展意味着存在一个特定的情形，那就是流体流过一段特定的距离后，温度分布就不会发生变化了。因为流体和管壁表面之间的在进行热量交换时，温度的变化是连续的，所以无量纲参数T/值是独立于流道长度的常数。尽管剖面温度还是随着长度的变化而变化，但温度的剖面形状是不变的。这时的流体就叫做热力学边界层充分发展流体（。它的必要条件用数学式表示如下0,,??????--??中，T是流体的温度，对于恒定流量、热力学边界层充分发展的流体，它的对流换热系数是常量并且是独立于管道长度的。对努塞尔数来说这也是相互独立的。实验步骤1．几何条件用户需要给定管径大小（R最小值，最大值）和管长（L最小值，最大值50米）。2．网格选取可选网格有简单的结构化粗网格中等网格细网格（注网格越细，计算精度越高。）3．流体物性打开和关闭扭就可以选择有热传递或无热传递条件。默认情况下按扭是打开的。求解器根据雷诺数大小，会自动设置流动性质为层流或紊流。在没有热传递时我们只需要定义流体的入口速度（最小值/秒，最大值10米/秒）。对于有热传递的情况，我们还要给定进口温度（最小值100K，最大值10000K），以及壁面热量流量（最小值1w/大值1w/壁面温度（最小值100K，最大值10000K）。至于是选择壁面热量流量还是选择壁面温度作为计算参数，是通过点击面的扭来切换的。对于无热传递的流体还要给定流体密度（最小值1kg/大值2000kg/粘性（最小值1大值1kg/,如果有热传递存在，另外还要给出传热量（最小值10J/大值10000J/热传导率（最小值大值300w/。再实验中，当相关参数改变时，雷诺数和努塞尔数将会更新并显示出来。该实验是把空气作为默认工质进行实验的。4．求解过程求解过程可以从头开始，但如果系统正在运行迭代程序，则必须等迭代过程完成。求解中迭代次数（最小值100次，最大值10000），所涉及到的参数（除能量参数外）的收敛极限（最小值1大值及能量参数的收敛极限最小值1大值可以改变。5．实验结果报告下面的是经过计算系统提供给用户的数值1．经过管道后总的压降2．墙面的总摩擦系数3．墙面的总热量流量4．温度的上升值下面是提供给用户的面上的参数1．面的残差图2．轴向速率分布3．轴向压力分布4．轴向温度分布5．管壁摩擦因数分布6．管壁温度分布7．管壁努塞尔数分布8．出口速率分布9．出口温度分布注意带星号的项只有存在热传递时系统才会提供练习1.首先做如下实验用空气作工质，系统默认雷诺数是2000，用恒定的壁面热通量作为热力条件。这时是有热传递存在的。2.首先改变热力条件，设置恒定的壁面温度进行实验然后进行无热传递实验。3.改变速率大小，直到雷诺数增大到107再进行实验。4.任意改变热力学边界层条件进行实验。5.观察努塞尔数的分布情况以及表面摩擦系数在不同的流动状况下和管道表面雷诺数的相互关系，同时要观察努塞尔数分布情况随不同壁面热力学条件的变化。6.用水做工质，进行同样的实验并分析实验结果。（雷诺数在10307范围内）参考书1..M.,26394.I.H.,39345.F.P.D.P.,48419.W.M..E.,37p.75,4,14p.311实验二充分发展管道流实验实验目的本实验的目的是揭示雷诺数对摩擦因子和沿管径方向速度分布的影响。在这个实验中，你可以模拟管道中水力充分发展后的流体流动情况。随着雷诺数的增加，剖面速度分布变得扁平。我们利用该问题轴对称特性，就可以用二维的方法解决这个三维问题。本实验是管道流动实验的扩展，主要是研究充分发展后的管道流动问题。为了把问题说清楚，我们再次介绍管道流动中最基本的水力学问题。如果已经弄明白该问题，你可以跳过介绍直接进行下面练习。实验原理（同实验一）实验步骤（同实验一）实验结果报告下面的是经过计算系统提供给用户的数值1．s摩擦因子2．平均进口速度2．壁面上总的摩擦力下面是提供给用户的面上的参量1．残差图2．沿管径方向的速率分布图练习1．气作为工质，缺省的雷诺数2000，进行实验。2．变流体速度直到雷诺数上升到107再进行实验。3．水作工质，雷诺数在103到107范围内取不同的值，进行同样的分析。参考书1．.M.,26394．I.H.,39345验三管道突扩（实验目的在这个实验里，我们可以模拟简单的管道突然扩大的流动问题（图1）。这个实验的目的就是向同学们介绍在管中分离流的情况。我们可以观察到,分离流可以造成不希望（压力降，还有就是分离现象造成的气泡的大小主要取决于雷诺数（与入口直径度有关）和扩张比。分离气泡的大小就表示了在扩张过程中的压头损失。由于来流是轴对称的，所以我们可以在圆柱坐标系去求解。我们要解决的问题在标系上，因此我们可以把这个三维问题降为二维问题，从而减少总的计算量。实验简介在管路系统中，不仅仅有直管中摩擦力产生的压头损失，而且在交叉部分，弯曲部分，阀门处和装有其他各种配件的地方均能够产生额外的损失。在较长管路系统中，这些额外的损失与摩擦损失相比也是不能忽略的。尽管它们被称为次要的损失，但是在小型管中它们造成的损失可能比摩擦损失大。这些损失总是由速度的突变（或在数量上，或在方向上）而产生的。这些变化会产生很大的紊流，并且其中的能量会以热的形式散失掉。损失源经常被限制在很短的长度内，但是紊流将会在下游持续很长的一段距离。速度突变后的流体是非常复杂的，在普通管中的摩擦力不可避免的要受到附加紊流的影响。附加损失的精确理论确定是不可能，通常凭借实验的结果来求得。因为损失随平均速度的平方成正比，它们可以表达为1并且，对于雷诺数较大时，k通常认为是常数。实验原理考虑图1中的过流截面，开始管内流动假设是稳定的。小管出口的流体不能跟随边界的突然偏离，因而在拐角处形成紊流旋涡和回流区。这就导致了能量以热的形式散失。对于较大的雷诺数值，可以假设在过流截面处小管内的速度是均匀的。在第一段流线可以假设为相互平行的直线，所以压力可以假设也是均匀的。在面积突扩的下游，由紊流导致的粘性混合使速度趋于稳定。可以假设在第二段距离突扩部分很远的地方（大约是大直径的8）速度重新均匀。从连续性方程我们可以看出速度小，在第一和第二段之中，相应动量的改变需要净力作用在流体上。忽略边界的剪应力，作用在控制体上方向向右的合力方程为其中p为环面上涡流的平均压力。通过实验，环面上径向加速度是很小的，因此p可以假设与等。这样，作用在流体的净力为221。从稳流动量方程可得，这个力等于在同方向上动量的增加量图1.管的突扩段环型面回流区12221-ρ3其中ρ代表密度，Q代表容积流量。∴--ρρ4对密度不变的流体应用能量方程，假定高度相同，则-ρρ5∴-ρ6从方程4和6我们得到221-7因为从连续性方程我们得到2211，方程7可以写成12????????-????????-个结果是由先给出的，其叫做头损失。系数k为????????-????????-9我们从以上方程可以看出，扩张度和速度越大，压头损失就越大。出口损失当∝，从方程8我们可以看出压头损失在突扩处的值趋向21。这种情况发生在管子出口全部浸没在水中，且出口流向是很大的蓄水池。在管中等于单位质量动能的动压头损失在紊流中。这种损失通常叫做管子的出口损失。实验步骤确定入口半径，最大10米，出口半径，最大10米，入口管长小1米，最大100米，扩张管长小2米，最大200米）。其中，长度至少应为10倍，长度至少为H50倍。同学们可以自己选，有粗网格，细网格之分。不同的网格对计算结果的精度有影响，一般网格越细精度越高。现在考虑的是没有热传递的粘性流动。同学们仅仅需要给出进口速度（最小值为）作为边界条件。另外我们还要指定流体介质的属性密度（最小值为kg/粘度（最小值为。我们可以按上述步骤一步步得到一个新问题进行迭代计算，也可以是对一个已经存在的上次没有计算完毕而存储在计算机中的问题重新开始计算（。迭代的最少步数为100步，最多位10000步，当然步数越多求解越为精确，但是花费的时间也越多，一般选取1000步即可。计算的收敛极限一般为13．结果分析点击学们可以得到点击面右下角的钮，我们可以得到以下的坐标图1．残差坐标图。2．沿中心线的速度大小的分布图。3．沿中心线的静压的分布图。4．沿中心线的总压的分布图。5．沿出口管壁静压的分布图。6．沿出口管壁总压的分布图7．沿出口管壁的轴向剪应力的分布图。通过这些图同学们对分离流问题将会有更深刻的认识。实验要求同学们必须按以上步骤输入至少3组几何边界条件和物理边界条件，通过每次输入值的变化来观察不同参数的分布图）诺数值取103至107之间，并改变速度的情况下，在进行实验。改变观察压头损失是怎样随着扩张比的增大而增加的。复以上的实验。210/12要注意，由上面的穆迪表和相关等式描叙的实验关系是不精确的。但它们的误差不超过±15，不过这对大部分的工程设计和应用来说，精度已经足够了。练习4．空气作为工质，缺省的雷诺数2000，进行实验。5．改变流体速度直到雷诺数上升到107再进行实验。6．用水作工质，雷诺数在103到107范围内取不同的值，进行同样的分析。实验四圆柱体绕流实验（实验简介（在工程应用中，圆柱体的绕流模型是一个最基本的具有重要实际意义的流体模型，其中自由流体的来流方向垂直于圆柱体的轴线。其中最典型的包括如下几个实例圆管或热交换器的绕流，悬挂于风中的电线或电话线的绕流等。在这个实验中，粘性和非粘性模型都可以进行研究，但是在本实验说明中仅讨论粘性模型的情况。表面压力和压力系数的分布以及光滑圆柱体的阻力特征将被进行了解学习。实验原理在实际的粘性流动中，考虑无滑移（条件，在圆柱体表面的流体的速度为零。这将导致形成一个靠近于圆柱体表面非常薄的边界层，在这个边界层范围内粘性应力的影响很大，流体速度从表面为零增加到当地的自由流体的来流速度。越过圆柱体的前端后，表面压力从迟滞点向两侧不断减小，因此，边界层在一个有利的压力梯度（dp/用下发展。随着压力在流动方向上的不断增大，边界层内的流体受到一个与流动方向相反的净压力作用，使得流体运动的某些点将不足以克服边界层区域内不断增大的压力从而使得靠近于固体壁面的流体将停止运动，最后形成了边界层脱离现象的发生。边界层的分离将在圆柱体的后面形成一个动量亏损的相对低压区域，该区域我们称之为尾迹。由于圆柱体后部流动发生分离，圆柱体前面的相对高压和尾迹区域的相对低压，导致该区域内存在净压力的不平衡。压力的不平衡将形成圆柱体上的压差阻力，在大的情况下，压差阻力在整个阻力中起主要作用，在雷诺数1000时，表面摩擦阻力在整个阻力中只是很小的一部分。阻力系数包括压差阻力和摩擦阻力纲分析表明阻力系数是仅与雷诺数有关的函数，其中e2121221uρe2其中ρ和u表示流体的密度和粘度，L和于圆柱体垂直与流向的投影面积。图1图2.阻力系数与雷诺数所示。在低雷诺数05时阻力系数曲线存在一个相对较大的下降斜率。实验表明对于雷诺数小于临界值的情况时，在圆柱体前面部分的边界层是层流状态。边界层的分离刚发生在圆柱体中间段的上游，同时形成一个比较宽的紊流尾迹区域。在圆柱体后分离区内的压力相对为一恒量值，而且低于在迟滞点附近的表面压力，从而这将导致一个较大的压差阻力。对雷诺数2105的情况，在圆柱体的前缘部分已产生向紊流边界层过渡。由于在表面附近的紊流边界层比层流边界层具有更大的动量,因此，它能够阻止由于逆压力梯度所形成的流动分离。由于在圆柱体中部流体向下分离，使得尾迹区域相对较窄。作用在圆柱体上的净压力与层流边界层相比显得较小，导致了阻力系数的减小。伴随有阻力下降的过渡处的主流边界层由层流过渡到紊流与表面粗糙度和紊流度有关，因此，阻力的减小和过渡不是仅仅发生在一个特定的雷诺数点。在图3中表示θ图3.对于亚临界、超临界和理论（粘性）流动情况下的压力分布了在圆柱体周围的三种压力分布。其一为理论上的无粘性流动。亚临界（线是层流边界层发生分离，超临界线是紊流边界层发生分离。需要指出的是，对于超临界流动，会产生分离滞后，同时会形成较大的背压。后者（较大背压）是经过临界雷诺数后的流体阻力减小的原因。实验步骤（1．几何尺寸（给出圆柱体的半径（，取值范围为2．划分网格（非结构化网格可以分为粗糙（、中等（细密种类型,其中细密网格计算精度最高，同时计算时间和存储空间消耗也最大。3．边界条件（其中流体可以考虑为粘性和非粘性两种模型（建议采用后者）。需要输入的边界条件参数如下A.流体的速度,最小值为s;B.流体的密度最小值为6310kgm-;C.粘性系数的最小值为610kgms-。4．求解（我们可以对一个新的问题进行求解，也可以对已经存储在计算机内的问题重新进行计算。求计算的最少步骤为100，最大步骤为10000收敛极限可以选取15．结果分析（A.残差，.压力系数分布，C.压力分布，.X方向速度分布，XE.表面摩擦系数，.X壁面应力分布，练习（1．取流体介质为水，雷诺数的缺省值取104，流体考虑粘性模型，运行此种模型。2．改变流体的速度，建议雷诺数范围取10到107，重新运行上述模型。3．取缺省边界层为非粘性情况，工作介质仍为水，流体速度保持不变。观察在两种模型模拟情况下的阻力系数，并进行比较。指出随着雷诺数增大，非粘性阻力系数和粘性阻力系数之间的比值关系。4．在标中，指出变量与雷诺数速度的变化关系。实验五翼型叶片的绕流实验目的在这个实验里，我们可以模拟流过翼型叶片（图1）的物理现象。这个实验的目的就是向同学们介绍翼型叶片上绕流的基本过程。最后，我们还可以得出，升力系数和阻力系数取决于攻角和马赫数的大小。实验简介翼型叶片的绕流是工程应用中一个非常基本和重要的空气动力学问题。翼型叶片是一种三维空间上机翼状的物体因此，翼型叶片的空气动力学的特征和整个机翼一样都非常重要。在这个练习当中，我们将会研究粘性和非粘性流体分别在翼型叶片上绕流的问题，并分析在亚音速（M1M5，阻力系数随马赫数的变化如图5所示，给出某一特定攻角，阻力系数随自由流马赫数的典型变化。对于较低的亚音速流体，逐渐增加自由流的马赫数到临界马赫数，我们可以观察到阻力系数是相对不变的。在略大于临界马赫数的区域内，继续增加自由流的马赫数，如图4c所示，翼型附近将会出现超音速流动。继续增加自由流体马赫数，当达到某一点时，阻力系数将会突然的增大。在这一点处的自由流马赫数就被称为阻力发散马赫数。当自由流体马赫数超过阻力发散马赫数以后，阻力系数一般将会有10倍或更多倍的增大。实验步骤不需要我们输入，翼型叶片的弦长仅仅是根据资料给出的。同学们可以自己选，有粗网格，中网格，细网格之分。不同的网格对计算结果的精度有影响，一般网格越细精度越高。大家可以自己选择适当的按钮，就可以模拟出粘性和非粘性流体的流动。在边界层（输入中，我们需要给出流体在无穷远处的静压力（最小值为1000温度（最小取50K），自由流的马赫数（及攻角的大小（最大取20小取。在材料输入中，我们把空气视为理想气体，并将其作为本次实验默认的流动介质。仅由于材料的各个属性的大小已经给出了，我们就不需要再为其输入值了。我们开始计算得到一个新的解或者根据已经得到的解重新进行计算，即迭代计算。仅仅当一些迭代计算已经完成时，这个解将重新开始迭代。最大的迭代数（100,10000）和收敛极限（1们可以适当的加以改变。点击面右上角的按钮可以得到1.翼型叶片上的平均壁面剪切应力。2.翼型叶片上的平均表面摩擦力。3.升力系数。4.阻力系数。点击面右下角的钮，可以用标图的形式展示各个性能参数钮左边的按钮可以选择的变化过程。1．残留性能参数表2．翼型叶片上压力系数的分布3．翼型叶片上表面摩擦力的分布4．翼型叶片上剪切应力的分布其中，3，4两个坐标图仅仅是在粘性流体中才有。在后处理对象列表中选择适当的方式进行性能分析，其中包括云图，矢量图和线图操作在后处理对象列表中选好适当的方式，然后点击实验要求同学们必须按以上步骤输入至少3组几何边界条件和物理边界条件，通过每次输入值的变化观察相关参数的变化。实验练习1．先按照默认的条件进行试验，即已知了马赫数角α为00。2．证无限远处的压强，温度和马赫数不变，改变攻角的大小（－200范围内变化）。进行试验，记录变量作出坐标图3．上面的条件下（相同的攻角），改变马赫数（围内变化），进行试验，记录变无限远处的压强和温度，观察实验六孔板流量计实验目的这试验们拟计动图绘在个中，我可以模在孔板流量内部的流状况。在下中，清晰的描出了动这试绍计们诺其流状况。个的目的是介孔板流量的工作原理。我可以得出，当雷数（基于渐时变动过压孔板的直径）逐增大，流量系数基本上保持不。流程中，力的回升取决于内外径值压值时损们还比。力降主要来自于孔板前面的尾流。当内外径比越小，其失也就越大。我可记录节值变这们轴对实际以到，流断面随内外径比的化。里，我采用了称的管道模型，将的三维问题简维问题化成二的来求解。图1实验简介业计测积压计节测工中流量是用来量流体的体流量。差流量是利用流的原理来量流量的。节产压关计进根据伯努利方程，流生的差与流量有。流量在使用之前需要行校正。孔板流量计是一种差压流量计，它是通过减少孔板流动面积来测量流量如图1所示。当流体流过孔板1压力端2孔板时，随着来流横断面的减少，速度头将会增大，而压力头将会减少。孔板两压力端的压差可以用压力计来测量。实验原理流过孔板的速度时当流体接近孔板，管壁附近的水流速度将会减慢，并在孔板和管壁形成的角落中停止流动。结果，孔板前端的压力头将会比管道上游的压力头要大一些。当流体加速并穿过管板时，压力降低，刚在板的下游达到最小，该处射流最小，并在节流收缩点，速度达到最大。在后面下游区域内，流体开始扩张，速度将会减少，压力将会升高。节流后，边界层开始分离，孔板的下游侧会产生一个尾流区域。伯努利方程为ρρ1其中点和2点节流断面的压强和速度，F表示阻力产生的压力损失。在孔板后面存在的尾流也是压力损失的主要来源。经验测压关根据半公式，流量和所的力降有ρe。当0,000时，在下游区域，压强将会回升，大概等于进口压强的20图。在2压强变中描述了化与距离关的函数系。试验步骤距离m图2在孔板流量计中，压强变化与距离的函数关系静压何建模分别指定管子半径Rm，内外径比值和孔板的种类（平板，向前倾斜，向后倾斜）。网格划分可以选择非结构化的粗网格，中网格和细网格。物理模型指定流体的进口速度s，并在材料属性中分别指定流体的密度粘性系数求解过程求解过程可以从头开始，也可根据存在的解继续求解。我们可以选择迭代数目00,0000和收敛极限性能报告可以自动输出的性能报告有下面是标的各性能参数图试验练习1.按照默认的参数进行试验，并记录流量系数2.减小内外径比，记录流量系数和压强回升随内外径比的变化关系。并将实验结果和书本上的结果进行比较。实验七平板绕流试验实验目的在这个实验里，我们可以模拟简单流体流过加热的平板这一物理问题。在下图中给出了这个试验的图示。这个实验的目的就是介绍对流传热基本过程。我们可以观察到，热传递主要取决于雷诺数（与平板长度有关）或者是流速。我们还可以观察努谢尔数以及表面摩察系数也取决于雷诺数。试验简介热量的传递有两种机理一种是由于存在温度梯度而导致热量在高低温之间传送;一种是由于流体本身的运动而导致热量的传送。因此，在热传递中，从一个表面或向一个表面输送的能量主要是由分子传导和流体对流导致的。简言之，在热传导中，分子扩散和碰撞传递能量，在对流传热中，流体迁移传递能量。locityu∝xaVelocity∝b1热平板上边界层发展在图1所示平板绕流实验中，由于流体与固体的接触，必然导致在流体中存在某一区域，在这一区域中流体的流速由0（在固体边）变化到u∝，这一区域也就是我们熟悉的边界层。如果流体温度与固体温度不同的话，还应有温度边界层的存在，温度从固体边界的∝，当然温度边界层可以小于或大于或者等于前面所述速度边界层。前面提及，本实验的热量传递有两种机制，在固体表面速度比较小的区域主要是分子运动导致的传导，可以说在边界上（速度为0）只有热传导。在边界层以外主要是对流传热。此外，热量的传递还应该考虑流体的流动是层流还是紊流，同时表面摩察系数和热传导率也主要取决于层流或者紊流。我们在图2中可以看到，层流和紊流的流动性质和流动条件有着极大的不同。在层流边界层中，流体的的流非常的有序，而在紊流中的流动则是杂乱无章的，且存在速度跃变，这种流动，强烈地交换着动量和能量，因此必然增大表面摩察系数和传热效率。由于强烈的紊流和混合，导致紊流边界层往往比层流边界层厚。在平行平板的绕流中，最初的边界层是层流，但在离平板前沿一定距离处，则开始出现小规模的扰动并开始向紊流过渡，这些脉动在过渡区不断长大，最终边界层变为全紊流状态。为了预示边界层特性，假定离平板前沿x处开始出现紊流，该位置用熟知的雷诺数uρ图2平板上速度边界层的发展定义，特征长度x是指到前缘的距离。临界雷诺数过渡开始的值。对于平板绕流来说，它依赖于表面粗糙度和主流的紊流度，其05和3106之间。一般适合的有代表性的雷诺数常取5105。实验步骤1．几何条件确定平板的长度（L）最短为一米，最长为50米。2．生成网格可以自己选，有粗网格，中网格，细网格之分。不同的网格对计算结果的精度有影响，一般网格越细精度越高。3．确定边界条件可以自己决定是层流还是紊流，这主要是与雷诺数的大小有关。如果雷诺数在106以上，一般地，推荐选用紊流。此外还需给出进口速度，最小值为1m/s，最大值为100m/s，进口温度，最小值为100K，最大值为1000K，还有壁面温度，最小为100K，最大为1000K，这些作为边界条件。当然我们有必要确定流体密度（000kg/,粘度0kg/热容（00紊流区层流底层y,vx,u冲流过渡紊流j/0000w/及热传系数（一些材料性质。其中本实验中默认是空气。4．求解可以按上述步骤得到一个新问题进行迭代计算，也可以是对一个已经存在的上次没有计算完毕而存储在计算机中的问题继续进行计算（。迭代的最少步数为100步，最多位10000步，当然步数越多求解越为精确，但是花费的时间也越多，一般选取1000步即可。计算的收敛极限一般为15．结果分析点击a出口质量平均流速。b壁面总摩察力。c壁面热流。d温升。点击可以分析流体壁面参数随平板长度方向变化的坐标图，通过这些图对平板绕流问题将会有更深刻的认识。练习1.按照给定的默认边界条件运行一遍实验，雷诺数是106，空气作为工质，粘性流动是层流。2.改变流速，使雷诺数在105和106之间（层流）或者106和107为之间（紊流），其他条件则不动。3.观察努谢尔数和表面摩察系数在不同的流动状态（层流，紊流）以及不同的雷诺数条件下在平板表面的分布。4.改变流质如改成水，重做上述练习。实验八一维平板的稳态导热实验目的在这个实验里，我们可以建造一模型为一维的简单平壁面的热传递。实验的目的就是介绍连续的一维壁面的热传导。实验简介当任意固体存在温度的变化时，不论是固体还是液体，都会产生能量的传递，其从高温区传递到低温区。由于存在温度梯度而产生的能量的传递被称为传导传热。传导可以认为是物质中由于微粒间的相互影响而使得能量从高能微粒向低能微粒传递的过程。让我们考虑以下在本练习中的传导传热，我们可以发现把不同热传递模型进行比较是很有好处的。另外我们可以看出热的传导和电的传导的类似之处。为了强调传导的基本原理，练习中所定的限制条件为一维稳态条件，其中热传递仅仅发生在单一的坐标方向上且与时间无关。实验原理1.一维平板的稳态导热对于在平板内的一维导热，温度仅仅是x轴方向上温度函数，热量仅在这个方向上传递。考虑图1所示情况，平板是一个不变的固定区域，左壁面温度较高为2。对于稳态（?0）无热源的情况下，可以导出能量方程如下0??????上述情况下，第一项是热流量q，是一个独立于x的常量。假设为物体为各向同性的，热传导率假设为恒量，则022上式积分两次，可以得到温度分布表达式的一般形式217应用左壁面的边界条件T0到128同理，应用右壁面的边界条件TL到121-9代入Tx，我们可以得到??????--21110或者，用无因此量纲的形式表示如下LxT
编号：28539 && 大小：526.46KB && 格式：PDF && 上传时间：
关&键&词： 实用 流体 数值 实验 指导书
温馨提示：
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。5. 人人文库网仅提供交流平台，并不能对任何下载内容负责。6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
& 人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
当前资源信息
浏览：11次
官方联系方式
客服手机：&&& 1:&&&
2:不支持迅雷下载,请使用浏览器下载&&&
3:不支持QQ浏览器下载,请用其他浏览器&&&
4:下载后的文档和图纸-无水印&&&
5:文档经过压缩，下载后原文更清晰&&&
&& && && && &&
copyright@
人人文库网网站版权所有 苏ICP备号-5