锥阀一定开度下内流体的流动分析.doc

锥阀一定开度下内流体的流动分析
一、实例概述
本研究对象为外流式有座锥阀，其结构如图1所示，锥阀主要由阀座、阀芯及阀芯凸台等组成，d=100mm，D=107mm，半锥顶角，锥阀内的流体流动为单向流，本实例中采用水作为介质进行学习分析。锥阀的几何简化模型如图2所示。

图1 锥阀结构原理图 图2 锥阀的几何简化模型
二、 模型建立
1. 启动gambit，创建好新文件，在主菜单中Solver下选择Fluent5/6求解器。
2. 绘制点（0,0,0）、点（0,150,0）、点（-3.5,153.5,0）、点（-90,153.5,0）、点（-90,223.5,0）、点（0,223.5,0）、点（0,180.5,0）、点（-8.5,180.5,0）、点（-8.5,167,0）、点（50,127,0）、点（100,0,0）、点（100,150,0）、点（103.5,153.5,0）、点（190,153.5,0）、点（190,223.5,0）、点（100,223.5,0）、点（100,180.5,0）、点（108.5,180.5,0）、点（108.5,167,0），共十九个点。
3. 简历两点间的线段，共二十条。如图：

4.生成几何面，如图：

三、 网格划分
1. 边的网格划分
选择Operation—Mesh—Edge，打开Mesh Edges对话框，在Spacing中输入数值，选择要操作的边，然后单击Apply按钮。边的网格划分，如图：

2. 面的网格划分
选择Operation—Mesh—Face，打开Mesh Faces对话框，在Spacing中输入数值，选择要操作的面，然后单击Apply按钮。面的网格划分，如图：

四、边界条件类型的指定
选择Operation—Zones打开Specify Boundary Types对话框，指定边界类型，定义为自由流出，如图：

五、 mesh文件的输出
选择file—Export—Mesh就可以打开输出文件对话框，须选中Export 2-D（X-Y）Mesh，表示输出的为二维模型网格文件，如图：

六、 求解计算
1. 打开FLUENT6.3.26,选择2d计算器。
2. 读入123456.mesh文件并检测，如下：
> Reading "C:\Documents and Settings\Administrator\123456.msh"...
401 nodes.
108 mixed wall faces, zone 3.
7 mixed outflow faces, zone 4.
7 mixed outflow faces, zone 5.
10 mixed velocity-inlet faces, zone 6.
602 mixed interior faces, zone 8.
334 quadrilateral cells, zone 2.

Building...
grid,
materials,
interface,
domains,
zones,
default-interior
zone-1
zone-2
zone-3
wall
fluid
shell conduction zones,
Done.
3. 执行Grid—scale命令，设置计算区域尺寸。
4. 执行Define—Models—Solver命令，进行模型设置。
5. 执行Define—OperatingConditions命令，进行操作环境的设置，设置环境为1 个大气压，且不考虑重力。
6. 执行Define—Materials命令，定义流体为水，如图：

7. 执行Define—BoundaryConditions设置边界条件，如图：

8.执行Solve—Controls—Solution进行求解参数的设置，设置Pressure-Velocity Coupling对应的求解方式为SIMPLEC；Doscretization对应的Pressure差分方式为SecondOrder；Momentum对应的差分方式为SecondOrderUpwind，如图：

9.执行Solve—Initialize—Initialize命令，进行初始化操作，设置ComputeFrom为zone-1，依次单击Init、Apply和Close，如图：

10.执行Solve—Monitors—Residual命令，打开残差图，如图：

11.执行File—Write—Case & Data命令，保存当前Case和Data文件。
12.执行Solve—Iterate命令开始迭代，如图：

13.执行Display—Contours命令，显示速度轮廓，如图：

14.执行Plot—XYplot命令，显示某边上的速度剖面，如图：

15.保存case文件。
16.安全退出FLUENT。