Laminar Pipe Flow with Fluent

Fluent 14 Seminar

   

Laminar Pipe Flow

   

Unzip archive

   

Open ANSYS project file

   

Launch ANSYS

   

Workbench View and Setup

Ignore warnings messages, refresh and update project.

   

Update Setup

   

Launch Fluent

Use double precision and start application.

   

Launch Fluent

Use double precision and start application.

   

Fluent workbench

   

Check mesh

Mesh output should look like this:

(2)

(1)

   

 Verify mesh sizeOn the main toolbar, go to Mesh, Info, and Size:

You should see this output:

   

Zooming in

To zoom in the pipe, hold down the middle button of your mouse or touchpad and draw a rectangle from the upper left corner to the lower right. Release the button once 

you have chosen the area you want to zoom, as shown above. 

To zoom out you hold down the same button but draw the rectangle from the lower right corner to the upper left corner.

   

A closer look

After zooming in a couple of times you should be able to see the mesh.

   

General options

Choose Axisymmetric.

   

Fluid Properties

(1)

(2)

Set above properties and choose Change/Create,and Close.

   

Boundary Conditions: Centerline

Set the centerline zone as Axis.

   

Boundary Conditions: Inlet

Choose inlet, and set type to velocity­inlet. Then Edit as shown above to specify an inlet axial velocity of 1 m/s.

   

Outlet and Wall Conditions

Set the outlet of the pipe as Type pressure outlet, and the pipe wall as Type Wall.

   

Choose solution method

   

Monitors

Edit Residuals­Print,Plot to set 1e­6 tolerance on the Monitors Panel above.

   

Initialization

 Use the standard initialization method, and verify that the axial velocity is Set to 1m/s. Then press Initialize.

   

Launch solver

Choose Run Calculation, set the Number of Iterations to 100 and press Calculate twice. A solution should be obtained in about 50 iterations.

   

Centerline velocity

Go to Results, choose XY Plot and Set up. On the Solution XY Plot panel above, set Velocity..., Axial Velocity on Y Axis Function, and on X Axis Function set 

Direction Vector. On surfaces set centerline.

   

Centerline Velocity Plot

The plot shows that fully developed flow is reached in about 2 meters away from the inlet.

   

Homework

● Determine the entrance length as a function  the Reynolds number. The entrance length is defined as the axial location in the tube where the velocity becomes fully developed.   

● Plot the friction factor as a function of the Reynolds number.