FLUENT 算例——TurbulentPipeFlow （LES ）圆管湍流流动（⼤涡模拟）Turbulent Pipe Flow (LES) 圆管湍流流动（⼤涡模拟）
以ANSYS 17.0为例
问题描述
考虑通过圆形截⾯直管道的流动问题，圆管直径，长度。管道进⼝处的平均流速为，假设流体密度为定值，，流体动⼒粘性系数。那么基于圆管直径、平均流速、流体密度、动⼒粘性系数算得该问题的Reynold数（Re）为
接下来咱们⽤ANSYS FLUENT中的LES⽅法来求解该流动问题，绘制在距离进⼝处下游截⾯上随着半径变化的平均速度和均⽅根速度，并⽐较由LES⽅法和⽅法模拟得到的平均速度。严峻的拼音
1 预分析和准备⼯作
预分析
在⼤涡模拟中，瞬时速度被分解为滤波后的分量以及剩余的残差分量，滤波后的速度分量表征了⼤尺度的⾮定常运动。在LES中，⼤尺度的湍流运动被直接表征，⽽⼩尺度的湍流运动则⽤模型近似。关于滤
波速度的滤波⽅程可以从Navier-Stokes⽅程推出，由于残差操作，动量⽅程中的⾮线性对流项引⼊了⼀个应⼒张量的残差项，该残差应⼒张量需要通过构造模型来完成⽅程组的封闭，⽽FLUENT中提供了从易到难的多种模型。
既然咱们要求解，那么LES就是个⾮定常的模拟过程，需要在时域内向前推进。为了收集统计平均量，⽐如平均和均⽅根（root mean square（r.m.s.））速度，咱们需要⾸先达到统计上的稳定状态（然后再开展统计平均的处理）。作为对⽐，模型求得的平均速度也⼀并给出。
关于LES的详细理论和⽅程可以再很多湍流的书籍中找到。准备⼯作
LES是三维⾮定常计算（只能适⽤于三维问题和⾮定常问题），那么计算域是全部的管道。
在打开ANSYS之前，先创建⼀个⽂件夹turbulent_pipe_LES，然后⾥⾯在创建⼀个ICEM⽂件夹和FLUENT⽂件夹，分别⽤来存放ICEM的建模和画⽹格⽂件，以及FLUENT的计算⽂件。
2 构建⼏何模型打开ICEM CFD 17.0软件，在其中完成建模⼯作，咱们计算域是圆管内部流道，也就是⼀个圆柱体，让圆柱体的轴线沿着⽅向，进⼝截⾯位于上，圆⼼位于坐标原点。
注意：在建模过程中所⽤长度单位为m。
创建点
Geometry -> Create Point -> Explicit Coordinates
表示快的词语依次创建坐标为、、、的点0、1、2、3。
D =0.0127m L =5D =0.0635m U =
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bulk 6.58m /s ρ=1.331kg /m 3μ=2.34×10kg /(m ⋅−5s )Re ==μρU D bulk ≈2.34×10−51.331∗6.58∗0.0127
4750
x /D k −ϵ(,t )U x (,t )U ˉx (,t )U ′x (,t )U ˉ
x k −ϵx yOz 平⾯O (x ,y ,z )(0,0,0)(0,0.00635,0)(0,0,0.00635)(0.0635,0,0)
创建线
Geometry -> Create/Modify Curve -> Cricle or arc from Center point and 2 points on plane. Optional Radius 依次选中前3个点，即圆⼼、圆环上两个点，OK，⽣成进⼝圆环曲线crv.00
Geometry -> Create/Modify Curve -> From Points
选中第1和第4个点，即轴线上两个点，OK，⽣成轴线crv.01
创建⾯
Geometry -> Create/Modify Surface -> Simple Surface
将Simple Surface Method中由默认的From 2-4 Curves改为From Curves
选中进⼝的圆环，OK，⽣成进⼝⾯Suf.00
Geometry -> Create/Modify Surface -> Curve Driven
选择Driving Cruve为crv.01，Driven Curves为crv.00，OK，⽣成环⾯即为圆管的壁⾯Suf.01。
Geometry -> Create/Modify Surface -> Simple Surface
将Simple Surface Method中由默认的From 2-4 Curves改为From Curves
选中出⼝的圆环，OK，⽣成进⼝⾯Suf.02
高职排名创建体
Geometry -> Create Body -> Material Point
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选中pnt.03和pnt.01两个点，则创建好了圆柱体Body97干妹妹
创建边界⾯
Parts 右击 Create Part，Part中命名为inlet，选中进⼝⾯，OK；
同样，将出⼝⾯命名为outlet；将侧⾯命名为pipeWall。
删除模型创建过程中多余的点、线
Geometry -> Delete Point，按下键盘中的A删除所有的点；
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Geometry -> Delete Curve，按下键盘中的A删除所有的线；
Model -> Parts -> GEOM右击，Delete，删除没有⼏何元素的空Part。
现在就只剩下来了⼀个三维实体BODY，还有三个边界⾯INLET、OUTLET和PIPEWALL。
创建⼏何模型的拓扑结构
杜甫代表作Geometry -> Repair Geometry，保持默认，Apply，再次⽣成表征⼏何体所必须的Point和Curve。系统会根据体和⾯⽣成所必须的点和线。
之所以这么做，是为了保证体、⾯与点、线的关联性，便于后续⽹格剖分。
3 剖分⽹格
还是在ICEM软件中操作，接下来剖分⼏何体为分区结构化⽹格。
为确保完全，先保存下，Save Project到咱们最早新建的⽂件夹…\turbulent_pipe_LES\ICEM中，名字叫Pipe就好了。创建整体Block
Blocking -> Create Block，
Part命名为Fluid，保持默认的Initialize Blocks，选择默认的Type为3D Bounding Box，OK。
