STAR-CCM+案例04|90度弯管内部流场特性分析（结构网格）

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了一个使用STAR-CCM+模拟90度弯管内部流动特性的案例。通过本案例，可以学习到如何生成高质量的结构网格、进行CFD分析的一般过程、选择STAR-CCM+湍流模型和近壁面处理方法。案例中，研究对象为90度弯头，进水口速度已知为5m/s，水温为常温25℃，水管直径为10mm，弯曲率R/D=1.5。模拟水流进入弯管后流体形态畸变的发展过程，评估弯管压力损失，研究畸变形成与发展过程及其演变机理。

作者 | Tsinglin  

首发 | CFD学习与应用（ID:CAE_er）

本案例演示采用STAR-CCM+模拟90度弯管内部的流动特性。通过本案例，你将学习以下几个知识点：

• 利用STAR-CCM+生成高质量的结构网格；

• 对于管道内部流动进行CFD分析的一般过程

• STAR-CCM+湍流模型选择

• STAR-CCM+近壁面处理方法

一、问题描述

案例来源是硕士期间第一次接触CFD发表的一篇论文。主要对流体流经弯管，由于在粘性力和离心力的作用，弯管内流体流动发生畸变的机理及其发展过程规律开展数值研究工作。研究对象为90度弯头，进水口速度已知为5m/s，水温为常温25℃。水管直径为10mm，弯曲率R/D=1.5。模拟水流进入弯管后流体形态畸变的发展过程。

二、仿真目的

获取水流进入弯管后流体在弯管作用下的发生畸变的演变过程。研究引起畸变的机理与涡发展规律，对工业管网系统的设计及弯管的选型提供指导。

• 评估弯管压力损失

• 研究畸变形成与发展过程及其演变机理

三、仿真策略

由于流体温度与环境温度很接近，因此可以将流动过程看作为一个等温过程，且研究目的主要是流体流动的流动特性，因此不考虑温度影响，忽略固体域，直接采用流体域计算。通常模拟流体流动保证流动方向与网格正交收敛效果最好，且不容易出现数值伪扩散的情况。因此，拟采用结构网格计算。

四、CFD过程演示

1、模型前处理

本案模拟模型很简单，几何模型创建这里不在赘述。推荐采用STAR-CCM+自带的3D-CAD建模。这样可以方便后续我们参数化修改我们的模型，进行多个工况仿真，快速得到不条件下，流动特性的对比分析结果。

进行弯管仿真，推荐入口长度为5D，出口长度为10D。以保证流体在管道内部充分发展。最终将管道几何模型导入到【几何/零部件】节点

1.1 在【几何/零部件/tube/表面】节点，右击【Default】选择【根据块分割几何零部件表面】，定义边界表面（入口、出口、壁面等）

1.2 右击【几何/零部件/tube】节点，选择【将零部件分配给区域】，按下图所示进行选择，

此时便可将几何零部件传递至【区域】节点

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STAR-CCM+案例04|90度弯管内部流场特性分析（结构网格）