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流体有限元 / 直管横截面

从参数,到可检查的流场

看清直管中的流动

设置截面、压差和流体属性,实际求解轴向速度,再检查网格、误差与模型假设。 圆管与矩形管采用真实有限元(FEM):把截面划成三角形并求解方程,不是通用 CFD 流动模拟器。

01 / 定义算例

输入参数

所有参数都参与模型配置。结果只对应最近一次成功计算的参数。

几何、驱动与流体属性

圆管宽高相等;矩形管宽高比须在 0.1 至 10 之间。

圆管取直径;矩形管取宽度。允许 0.1 至 100 mm。

圆管高度必须与直径相等;矩形管可独立调整。

允许 1 至 10000 mm;不模拟入口发展段。

正压差驱动轴向流动;允许 0.0001 至 100000 Pa。

牛顿流体的动力黏度;允许 0.00001 至 10 Pa·s。

用于雷诺数判定;允许 0.1 至 20000 kg/m³。

取 8 至 48 的整数;分辨率增加会提高求解成本。

雷诺数表示惯性与黏性作用的相对强弱;超过 2000 的配置不在本版范围内,会被拒绝。

可导入已导出的配置或完整结果;导入后必须重新计算,不沿用旧结果。

02 / 检查横截面

轴向速度场

尚未计算。请检查参数后计算流场。

当前尚未计算。求解后可在下方文字摘要中检查结果。
未计算:画布尚无求解数据。显示的是横截面上的轴向速度,不是管内三维流线。
低轴向速度颜色仅在实际求解后对应数值高轴向速度

03 / 读取结果

计算结果与质量检查

指标来自实际求解;未计算时不预填数字。残差检查方程是否求解到位,参考误差检查与独立解的差异。

最大轴向速度 m/s
未计算
平均轴向速度 m/s
未计算
体积流量 m³/s
未计算
雷诺数 无量纲
未计算
水力直径 mm
未计算
网格节点 个
未计算
三角形单元 个
未计算
求解自由度 个
未计算
线性系统相对残差 无量纲
未计算
速度相对 L2 误差 无量纲
未计算
独立参考流量 m³/s
未计算
流量相对误差 无量纲
未计算
力平衡相对误差 无量纲
未计算

未计算。成功求解后,这里将说明当前算例、结果、误差和警告;修改参数后需要重新计算。

成功计算且参数未改变时才可导出,包含配置、网格、速度、指标和模型说明。

04 / 独立证据

数值验证与网格收敛

网格收敛检查加密网格后结果是否稳定;本区只读取独立验证工具生成的报告,不由页面编造测试结论。

未采集

尚未提供独立数值验证报告。一次成功求解不等于已通过网格收敛验证。

05 / 理解边界

这个模型能算什么

适用于圆管或矩形直管内充分发展的、不可压缩牛顿流体稳态层流。 “充分发展”表示沿管长方向速度分布不再改变;计算的是截面的轴向速度。

真实有限元,不是公式填图

截面采用 P1 线性三角形单元:每个三角形内的速度线性变化。 对黏性方程建立弱式,消去壁面固定自由度,再求解稀疏线性系统。壁面无滑移,轴向速度为零。

-μ ∇²u = Δp / L,壁面 u = 0。

这里 μ 是动力黏度,u 是轴向速度,Δp 是两端压差,L 是管长。 压力沿轴向线性变化是模型假设,不是另外计算出来的压力场。

明确不覆盖的情况

它是范围明确的圆管 / 矩形管真实 FEM 工作台,不是通用计算流体力学(CFD)软件,不能代替范围外的工程分析。

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