稳态三维不可压缩流体非等温有限元模拟

摘要

针对幂律型流体,建立了稳态三维粘性不可压缩流体非等温流动的有限元模型.采用罚有限元法将连续性方程引入到动量方程,获得了速度场分布.能量方程采用SUPG(streamline upwind/Petrov-Galerkin formulation)方法构造非对称权函数,克服了对流项占优时数值解的失真现象,获得了稳定的温度场分布.以幂律型流体本构关系计算了剪切速率对粘度的影响,采用Arrhenius模型计算了温度对粘度的影响.以幂律型流体矩形截面稳态收敛流动为例,计算了区域内流体的速度和温度分布规律.计算结果表明,经过有限次迭代可获得合理速度场分布,在能量方程出现对流项占优的情况下,即便采用较粗的网格划分,仍能获得稳定的温度场分布.