平板湍流流动分析
目 录
1. 摘要 ................................................................................................................................1
2. 平板湍流模型介绍 ........................................................................................................1
3. 前处理 ............................................................................................................................1
4. 求解设置 ........................................................................................................................3
4.1 启动 FLUENT ........................................................................................................3
4.2 网格再处理和检查..............................................................................................3
4.3 模型设置..............................................................................................................4
4.4 添加材料..............................................................................................................5
4.5 边界条件设置......................................................................................................6
4.6 求解方法设置......................................................................................................6
4.7 设置流动监视器..................................................................................................7
4.8 流场初始化..........................................................................................................8
4.9 求解......................................................................................................................9
5. 后处理 ..........................................................................................................................10
5.1 启动 RESULTS 模块............................................................................................10
5.2 云图显示............................................................................................................11
5.3 矢量图显示........................................................................................................11
6. 结论 ..............................................................................................................................13
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1. 摘要
平板边界层流动中，势流流速和压强在整个流场中均为常数。当边界层雷诺数
达到临界值后，边界层流动将可能由层流转变为湍流。湍流边界层中的流速分布、
阻力规律、边界层厚度的沿程发展等均与层流边界层不同。而且在湍流边界层流动
中又因固体壁面的光滑或粗糙而使得流动情况发生变化。
平板湍流流动是一种基本的流动现象，对于航空、造船、化工、水力机械和水
工建筑物的设计都有重要的意义。
2. 平板湍流模型介绍
本案例所模拟的是一种平板湍流流动。理想化的平板层流流动是在两个无限大
平板之间的液体薄层在雷诺数较小（Re>2300）的情况下充分发展的流场，忽略平行
于平板且垂直于来流方向的维度，简化为二维模型。图 1 是理想化模型示意图，为
了便于 Fluent 软件仿真分析，设置平行于板方向为有限长度，但也不失充分发展的
目的，故取流动域为 10m×0.5m 的矩形，由于不涉及能量问题，视平板为薄壁，并设
来流流速设为 1m/s，不考虑重力场作用，雷诺数约为 500000。矩形左侧为入口，通
入清水作为模拟液体，清水经由两平板间隙流出，矩形右侧设为压力出口边界。
图1 边界层示意图
3. 前处理
在 ICEM CFD 中建立该二维模型，并划分网格。将模型边界分别命名为进口 in、
出口 out、上下壁面 wall，如图 2 所示。图 3 是全局网格，根据流场特征采用了 3000*
（150+100+150）的结构网格，网格总数为 1200000，图 4 是边界层的网格。
将 ICEM CFD 划分完成的网格导出，存为 tuanliu.msh 文件。
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图2 模型命名示意图
图3 全局网格
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图4 局部网格
4. 求解设置
4.1 启动 Fluent
双击 Fluent，将 Dimension 修改为 2D，如图 5 所示。
图5 Fluent 启动界面
4.2 网格再处理和检查
单击模型树的【General】→【Scale】，按照图 6 进行操作，调整 Mesh Was Created
In 下拉选项为 cm，单击 Scale 将网格转化为 cm 单位，单击 close 关闭。
