閥門是用來(lái)開閉管路、控制流向、調(diào)節(jié)和控制輸送介質(zhì)的參數(shù)（溫度、壓力和流量）的管路附件。研究管路內(nèi)閥門或者其他物的水力損失是一項(xiàng)非常重要的工作，有利于設(shè)計(jì)者更好的理解損失發(fā)生的原因，利用CFD模擬獲得結(jié)果還可以知道改進(jìn)閥門/連接頭的結(jié)構(gòu)，從而降低對(duì)流體機(jī)械（如泵、壓縮機(jī)等）的性能要求和設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本。本例以蝶閥管路流動(dòng)為例，用ANSYS19.0，對(duì)管內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行仿真，包括流動(dòng)材料屬性、邊界條件、求解和后處理的設(shè)置。計(jì)算流場(chǎng)內(nèi)各物理量的分布，可用于評(píng)判閥門水力特性等。案例描述本例中水流以5m/s的速度流經(jīng)20mm半徑的管路，水流進(jìn)口為充分發(fā)展

，蝶閥開度為55°，等效沙粒粗糙度為0.2mm。參考溫度為300K，參考?jí)毫?atm。創(chuàng)建工作并啟動(dòng)CFX，將網(wǎng)格文件PipeValveMesh.gtm拷貝至英文文件 下，打開ANSYS

CFX仿真更改Working

Directory路徑至網(wǎng)格文件 下。鼠標(biāo)左鍵單擊CFX-Pre

19.0

，進(jìn)入CFX-Pre界面。進(jìn)入CFX-Pre界面，鼠標(biāo)左鍵單擊【File】>【New

Case】或菜單欄下 ，新建case，在彈出的 框中選取【Simulation

Type】>【General】，點(diǎn)擊【OK】進(jìn)入到case

設(shè)置界面中。。導(dǎo)入網(wǎng)格文件在【File】>【Import】>【Mesh…】,選擇【Files

oftype】為【CFX

Mesh（*gtm

*cfx）】，在視圖窗口選取網(wǎng)格文件PipeValveMesh.gtm，單擊【Open】導(dǎo)入網(wǎng)格。此時(shí)，圖形界面中可以查看到導(dǎo)入的網(wǎng)格形態(tài)。選擇【File】>【Save

Case

As】，在【Filename】中寫入PipeValve，單擊【Save】保存case文件。物理模型設(shè)置定義流體材料選擇Outline下Defauomain，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Rename，輸入PipeValve。雙擊PipeValve，在Basic

Settings 欄下的Material中，選擇Material為Water。保持【

Models】>【Pressure】>【Reference

Pressure】欄里值為1[atm]。切換到Fluid

Models 欄下，選擇【Heat

Transfer】>【Option】>【None】。設(shè)置【Turbulence】>【Option】為默認(rèn)選項(xiàng)【k-epsilon】。點(diǎn)擊【OK】物理模型設(shè)置定義流場(chǎng)邊界定義進(jìn)口速度剖面分布點(diǎn)擊Insert

Expression，定義以下函數(shù)表達(dá)式。物理模型設(shè)置定義流場(chǎng)邊界進(jìn)口邊界設(shè)置在Outline下的PipeValve行單擊右鍵，選擇【Insert】>【Boundary】選項(xiàng)，在Name欄后填入“Inlet”，點(diǎn)擊【OK】。進(jìn)入到Basic

Settings設(shè)置欄中，保持【Boundary

Type】>【Inlet】。選擇【Location】>【inlet】。其余具體設(shè)置參數(shù)點(diǎn)擊【OK】物理模型設(shè)置定義流場(chǎng)邊界出口邊界設(shè)置在Outline下的PipeValve行單擊右鍵，選擇【Insert】>【Boundary】選項(xiàng)，在Name欄后填入“Outlet”，點(diǎn)擊【OK】。進(jìn)入到Basic

Settings設(shè)置欄中，保持【Boundary

Type】>【Outlet】。選擇【Location】>【outlet】。其余具體設(shè)置參數(shù)物理模型設(shè)置定義流場(chǎng)邊界蝶閥壁面邊界條件設(shè)置回到Outline下的PipeValve行單擊右鍵，選擇【Insert】>【Boundary】選項(xiàng)，在Name欄后填入“Pipe

wall”，選擇Boundary

Type為【W(wǎng)all】，【Location】為【pipewall】，點(diǎn)擊【OK】。物理模型設(shè)置定義流場(chǎng)邊界對(duì)稱邊界條件設(shè)置回到Outline下的PipeValve行單擊右鍵，選擇【Insert】>【Boundary】選項(xiàng)，在Name

欄后填入“SymP”，選擇BoundaryType為【Symmetry】，【Location】為【symP】，點(diǎn)擊【OK】。在Outline下，右擊PipeValve

Default，Rename為Valve

Wall物理模型設(shè)置求解器設(shè)定在Outline下雙擊選擇Solver

Control設(shè)置【Convergence

Control】>【Max.Iterations】>60設(shè)置【Convergence

Control】>【Fluid

Timescale

Control】>【Timescale

Control】>【PhysicalTimescale】>2[s]。設(shè)置【Convergence

Criteria】>【Residual

】>1e-05點(diǎn)擊【OK】物理模型設(shè)置】初始化設(shè)定單擊【Global

Initialization按一下表格內(nèi)容設(shè)置參數(shù)設(shè)置完成后點(diǎn)擊【OK】寫出CFX-Solver求解輸入文件菜單欄中單擊Define

Run保存名稱為PipeValve.def的文件點(diǎn)擊Save保存選擇【File】>【Close】退出CFX-Pre選擇彈出 框中的【Save&Close】求解設(shè)置選擇Double

Precision(可選)。選擇【Parallel

Environment】>【Run

Mode】>…調(diào)整并行核數(shù)(可選)。在打開的CFX-Solver求解器中選擇【Start

Run】。后處理設(shè)置在CFX-Solver界面下，單擊選擇Launch

CFD-Post

with

a

results

file。進(jìn)入到CFD-POST界面下。后處理設(shè)置使用對(duì)稱平面顯示完整幾何選擇【Insert】>【Instance

Transform】，選擇默認(rèn)名稱取消選擇【Instancing

Info

From

】勾選【Apply

Reflection】>【Method】>YZ

Plane,【X】>0.0[m]選擇【Apply】在Outline 下，雙擊User

Locations

and

Plots中的Wireframe，在【View】 下設(shè)置如下點(diǎn)擊【Apply】確定。后處理設(shè)置創(chuàng)建速度矢量圖選擇Vector圖標(biāo)，默認(rèn)名稱，點(diǎn)擊【OK】選擇【Geometry】>【Definition】>【Locations】>SymP點(diǎn)擊【Apply】后處理設(shè)置顯示閥體表面壓力云圖雙擊Outline中Valve

wall邊界，進(jìn)入到詳細(xì)設(shè)置面板下在Color選項(xiàng)欄中，選擇【Mode】>Variable，【Variable】>Pressure在View選項(xiàng)欄中，選擇【Apply

Instancing

Transform】>【Transform】>InstanceTransform

1點(diǎn)擊【Apply】后處理設(shè)置創(chuàng)建流線關(guān)閉Valve

wall、Vector

1顯示點(diǎn)擊Streamline選擇【Start

From】>Inlet選擇【View】>【Apply

Instancing

Transform】>Instancing

Transform1點(diǎn)擊【Apply】后處理設(shè)置計(jì)算管路 壓降選擇菜單欄【Insert】>Table，點(diǎn)擊【OK】在A1欄里填入表達(dá)式：“=areaAve(Tota