Fluent學(xué)習(xí)筆記（三）

2017-01-16 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

邊界條件的分類

(1) 流體進(jìn)出口條件:壓強(qiáng)入口、速度入口、質(zhì)量入口、吸氣風(fēng)扇、入口通風(fēng)、壓強(qiáng)出口、壓強(qiáng)遠(yuǎn)場、出口流動(dòng)、出口通風(fēng)和排氣風(fēng)扇。

(2) 壁面條件:固壁條件、對(duì)稱軸條件和周期性邊界條件。

(3) 內(nèi)部單元分區(qū):流體分區(qū)和固體分區(qū)。

(4) 內(nèi)面邊界條件:風(fēng)扇、散熱器、多孔介質(zhì)階躍。

Fluent的入口和出口邊界包括下列幾種形式

(1) 速度入口:在入口邊界給定速度和其他標(biāo)量值的屬性。速度入口條件僅適用于不可壓流。并且不要讓速度入口條件過于靠近入口內(nèi)側(cè)的固體障礙物。

(2) 壓強(qiáng)入口:在入口邊界給定總壓和其他標(biāo)量值的屬性。可壓和不可壓都適用。

(3) 質(zhì)量流入口條件:在計(jì)算可壓縮流時(shí),給出入口處的質(zhì)量流量。不可壓縮的不需要給。如果流場在入口處的主要流動(dòng)特征是質(zhì)量流量保持不變,則應(yīng)適合采用質(zhì)量流入口條件。但是,流場入口處的總壓變化將直接影響計(jì)算的穩(wěn)定性,所以在計(jì)算的過程中應(yīng)該盡量避免在流場的入口處使用質(zhì)量流條件。如果入口流動(dòng)是超音速流動(dòng),或者計(jì)算是基于壓強(qiáng)入口邊界條件進(jìn)行的,則需要在Supersonic/Initial Gauge Pressure中輸入靜壓的數(shù)值(流場中實(shí)際靜壓值應(yīng)該等于操作壓強(qiáng)與輸入靜壓之和)。

(4) 壓強(qiáng)出口條件:用于在流場出口給定靜壓和其他標(biāo)量變量的值。

(5) 壓強(qiáng)遠(yuǎn)場條件:就是給定無限遠(yuǎn)處的壓強(qiáng)條件,主要設(shè)置項(xiàng)目為自由流馬赫數(shù)和靜參數(shù)條件。采用壓強(qiáng)遠(yuǎn)場邊界條件要求密度用理想氣體假設(shè)計(jì)算,為了滿足“無限遠(yuǎn)”要求,計(jì)算邊界需要距離物體相隔具有足夠遠(yuǎn)的距離,要求遠(yuǎn)場邊界距離模型約20倍的弦長左右。這種類型的邊界條件適用于可壓縮流計(jì)算。

(6) 出流邊界條件:若是在計(jì)算完成前無法確定壓強(qiáng)和速度的時(shí)候,就用出流邊界條件。這種邊界條件適用于充分發(fā)展的流場。除非計(jì)算中包含輻射換熱、彌散相等問題,在出流邊界上不需要定義任何參數(shù),Fluent用流場內(nèi)部變量通過插值得到出流邊界上的變量值。

在以下情況不適合采用出流邊界條件:

a) 如果計(jì)算中使用了壓強(qiáng)入口條件,應(yīng)該同時(shí)使用壓強(qiáng)出口條件

b) 流場是可壓流

c) 在非定常計(jì)算中,如果密度是變化的,則不適合用出流邊界條件

只有在確信出口邊界的流動(dòng)與充分發(fā)展流動(dòng)的假設(shè)偏離不大的時(shí)候,才能會(huì)用出流邊界條件。

在出流邊界存在很大的法向梯度,或者回流時(shí)不應(yīng)該使用出流邊界條件。在Fluent軟件中可以使用多個(gè)出流邊界條件,并且定義每個(gè)邊界上出流的比率。默認(rèn)設(shè)置中,所有出流邊界的流量權(quán)重為1。如果出流邊界只有一個(gè),或者每個(gè)邊界的出流量是均勻分布的,那么就不需要修改這個(gè)選項(xiàng)。

(7)壁面邊界條件

Fluent默認(rèn)的是不不滑移邊界條件,要是壁面有平移或者旋轉(zhuǎn)時(shí),也可以定義一個(gè)切向速度分量作為邊界條件。

在熱交換計(jì)算中首先需要輸入熱力學(xué)邊界條件(在wall的thermal選項(xiàng)卡當(dāng)中)

●熱通量邊界條件:若熱通量設(shè)置為0,就是假定壁面為絕熱壁。

●溫度邊界條件:如果邊界上的溫度為固定值,則可以選擇輸入溫度邊界條件。

●對(duì)流交換邊界條件

●外部輻射邊界條件:當(dāng)計(jì)算當(dāng)中需要考慮外界對(duì)流場的輻射的時(shí)候使用。

●對(duì)流雨外部輻射混合的邊界條件

●薄壁熱阻邊界條件:在默認(rèn)設(shè)置中,壁面厚度等于0。但是也可以在計(jì)算域之間定義一個(gè)帶厚度的薄層。(就是說壁面可以由厚度)

●雙側(cè)壁面的熱力學(xué)邊界條件:如果壁面兩側(cè)均為計(jì)算域,就成為雙側(cè)壁面。

在移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)壁面計(jì)算中的壁面運(yùn)動(dòng)條件?？梢杂帽诿娴钠揭苹蜣D(zhuǎn)動(dòng)的速度或速度的分量進(jìn)行定義。

●移動(dòng)壁面條件中不能設(shè)定壁面的法向運(yùn)動(dòng)。

●定義相對(duì)或者絕對(duì)速度。如果壁面附近的網(wǎng)格是移動(dòng)網(wǎng)格,則可以選擇用相對(duì)速度的方式定義壁面運(yùn)動(dòng),即取移動(dòng)網(wǎng)格為參考系定義網(wǎng)格的運(yùn)動(dòng)速度。(選擇Relative to Adjacent Cell Zone單選按鈕)

滑移壁面中的剪切力條件

●No Slip

●指定剪應(yīng)力條件:選擇Specified Shear然后輸入剪切力的三個(gè)分量。

●Marangoni應(yīng)力條件:對(duì)于所有的移動(dòng)壁面,只能設(shè)定無滑移條件,其他類型的剪切條件僅僅適用于靜止壁面。

湍流計(jì)算中的壁面粗糙度:湍流粗糙度對(duì)流動(dòng)阻力和傳熱、傳質(zhì)都有影響,在計(jì)算中可以通過加入粗糙度影響的方式對(duì)壁面律做出修正。

組元計(jì)算中的組元邊界條件:在默認(rèn)設(shè)置當(dāng)中,除了參與壁面反應(yīng)的組元,所有組元在壁面附近的梯度為0。

(8)對(duì)稱邊界條件
這種邊界條件也可以用來定義粘性流動(dòng)中的零剪應(yīng)力滑移壁面。在對(duì)稱邊界上不需要設(shè)定任何邊界條件,但是必須正確定義對(duì)稱邊界的位置。

對(duì)稱邊界條件總結(jié)如下:

●對(duì)稱面上法向速度為0

●對(duì)稱面上法相梯度為0

因此,對(duì)稱面的含義就是零通量。

(9)流體條件