fluent培訓(xùn)精華：fluent學(xué)習(xí)總結(jié)，非常不錯

2017-03-02 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

單/雙精度解算器
1, 如果幾何體為細(xì)長形的,用雙精度的;
2, 如果模型中存在通過小直徑管道相連的多個封閉區(qū)域,不同區(qū)域之間存在很大的壓差,用雙精度。
3, 對于有較高的熱傳導(dǎo)率的問題和對于有較大的面比的網(wǎng)格,用雙精度。
Cortex 是fluent為用戶提供接口和圖形的一個過程。
邊界條件被記錄后,如果以后再讀入的話,是按照相應(yīng)的區(qū)域的名字來對照的。如果幾個名字相似的區(qū)域想使用相同的邊界條件,那么在邊界條件文件中應(yīng)該編輯該邊界條件對應(yīng)的區(qū)域名為name-*,就是要使用通配符!
網(wǎng)格類型的選擇:1。建模時間2。計算花費(fèi) 一般對于同一幾何體三角形/四面體網(wǎng)格元素比四邊形/六面體的數(shù)目要少。但是后者卻能允許較大的縱橫比,因此對于狹長形的幾何體選擇該種網(wǎng)格類型。3 數(shù)字發(fā)散。引起發(fā)散的原因是由于系統(tǒng)的截斷誤差,如果實際流場只有很小的發(fā)散,這時的發(fā)散就很重要。對于fluent來說,二次離散有助于減少發(fā)散,另外優(yōu)化網(wǎng)格也是降低發(fā)散的有效途徑。如果流動和網(wǎng)格是平行的話,
對于網(wǎng)格和幾何體的要求:
1,對于軸對稱的幾何體,對稱軸必須是x軸。
2,gambit 能生等角的或非等角的周期性的邊界區(qū)域。另外,可以在fluent中通過make-periodic文本命令來生成等角的周期性的邊界區(qū)域。
網(wǎng)格質(zhì)量:
1. 節(jié)點密度和聚變。對于由于負(fù)壓強(qiáng)梯度引起的節(jié)點脫離,以及層流壁面邊界層的計算精度來說,節(jié)點濃度的確定是很重要的。對于湍流的影響則更重要,一般來說任何流管都不應(yīng)該用少于5個的網(wǎng)格元素來描述。當(dāng)然,還要考慮到計算機(jī)的性能。
2. 光滑性。相鄰網(wǎng)格元素體積的變化過大,容易引起較大的截斷誤差,從而導(dǎo)致發(fā)散。Fluent 通過修正網(wǎng)格元素的體積變化梯度來光滑網(wǎng)格。
3. 元素形狀。主要包括傾斜和縱橫比。一般縱橫比要小于5:1。
4. 流場。很傾斜的網(wǎng)格在流動的初始區(qū)域是可以的,但在梯度很大的地方就不行。由于不能實現(xiàn)預(yù)測該區(qū)域的存在,因此要努力在整個區(qū)域劃分優(yōu)良的網(wǎng)格。
將fluent 4的case文件讀入fluent6時,注意前者允許一種壓力邊界。是后者不允許的,因此在讀入是要注意是否需要轉(zhuǎn)換!
讀取幾個網(wǎng)格文件:對于復(fù)雜的幾何體,你可能需要生成幾個單獨的網(wǎng)格文件。注意:在不同的網(wǎng)格結(jié)合的邊界,不需要邊界上的節(jié)點位置完全一樣。通過tgrid或者tmerge fileter進(jìn)行網(wǎng)格的合并。前者比較方便,后者允許對網(wǎng)格進(jìn)行移動、旋轉(zhuǎn)等操作。使用后者通過命令:utility tmerge –3D/2D。
? [email=user@mymachine:>utility]user@mymachine:>utility[/email] tmerge -2d
?
? Starting /Fluent.Inc/utility/tmerge2.1/ultra/tmerge_2d.2.1.7
?
? Append 2D grid files.
? tmerge2D Fluent Inc, Version 2.0.16
?
? Enter name of grid file (ENTER to continue) : my1.msh
?
?
? x,y scaling factor, eg. 1 1 : 1 1
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? x,y translation, eg. 0 1 : 0 0
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? rotation angle (deg), eg. 45 : 0
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? Enter name of grid file (ENTER to continue) : my2.msh
?
?
? x,y scaling factor, eg. 1 1 : 1 1
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? x,y translation, eg. 0 1 : 0 0
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? rotation angle (deg), eg. 45 : 0
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?
? Enter name of grid file (ENTER to continue) : <ENTER>
?
?
? Enter name of output file : final.msh
?
?
? Reading...
? node zone: id 1, ib 1, ie 1677, typ 1
? node zone: id 2, ib 1678, ie 2169, typ 2
? .
? .
? .
? done.
? Writing...
? 492 nodes, id 1, ib 1678, ie 2169, type 2.
? 1677 nodes, id 2, ib 1, ie 1677, type 1.
? .
? .
? .
? done.
? Appending done.
對于等邊的網(wǎng)格,如果你不希望在相鄰的網(wǎng)各單元之間生成邊界,你可以使用Fuse Face Zones面板來結(jié)合重疊的邊界。從而生成具有內(nèi)部邊界的區(qū)域。如果你要使用移動網(wǎng)格,記住不能使用該功能。
不等邊網(wǎng)格的計算
首先計算組成邊界的界面區(qū)域的交集。生成一個內(nèi)部的邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)。如果一個接觸區(qū)域延伸超出了另一個,那么fluent在兩區(qū)域不重疊的地方生成附加的壁面區(qū)域。原則上,計算通過網(wǎng)格邊界的流量時使用兩個接觸區(qū)域的交集面!而不是使用原來區(qū)域的接觸面。
要求和限制:如果兩個界面邊界都是基于相同的幾何體的話,界面可以是任何形狀。(3D中包括非平面形狀。)一般,兩個界面的誤差不應(yīng)該超過相鄰的元素的尺寸。一個面區(qū)域不能和兩個以上的面區(qū)域共享非等角的界面。如果你生成一個有多個單位區(qū)域的網(wǎng)格,并且通過一個非等角的邊界進(jìn)行分割。你要保證每個區(qū)域都要有一個清晰的面在邊界上。所有的周期性的區(qū)域在你生成非等角的邊界以前都要正確的定向。周期性的非等角邊界必須精確地重疊,也就是他們要有相同的轉(zhuǎn)動或者移動方向,另外,還要有相同的軸向。對于3d問題,如果界面是周期性的,只能有一對周期性邊界與界面相鄰。
在fluent中使用非等角的網(wǎng)格
如果你的多區(qū)域網(wǎng)格包括非等角的邊界,操作如下:1,讀入網(wǎng)格,(如果多個網(wǎng)格文件還沒有合并,首先合并);2,將組成每個非等角邊界的每一對區(qū)域類型設(shè)成interface,3,定義非等角界面,定義-網(wǎng)格界面:1,定義一個名字。2,指定兩個組成界面的區(qū)域。如果兩個界面區(qū)域中有一個遠(yuǎn)小于另一個,應(yīng)該指定它為區(qū)域1。3,定義界面類型,a,對于周期性問題設(shè)置為periodic,b,對于固體和流體區(qū)域之間的界面,設(shè)置為對偶型。4,生成網(wǎng)格界面。5,如果兩個界面區(qū)域沒有完全重合,檢查原來的邊界區(qū)域的類型看是否符合要求。不符合的話通過邊界條件面板進(jìn)行修改。6,如果你有任何對偶型的界面,在邊界條件面板中定義相關(guān)的邊界條件。
網(wǎng)格檢查:在讀入網(wǎng)格以后最好檢查一下網(wǎng)格,看是否存在任何問題。
負(fù)體積的存在說明存在連接不正確的地方,可以通過Iso-Value Adaption在圖形窗口中顯示出錯的區(qū)域。進(jìn)行解算前必須將這些負(fù)體積區(qū)域去除。區(qū)域的每個面的右手方向性也會得到檢查,出現(xiàn)負(fù)體積的網(wǎng)格會有一個左手方向的面。對于軸對稱的case,x軸下方的節(jié)點數(shù)目被列出。因為x軸下方的節(jié)點被禁止了,因為軸對稱單元體積是通過旋轉(zhuǎn)2d的單元體積形成,因此x軸下方的體積都是負(fù)的。對于有旋轉(zhuǎn)性、周期性邊界的解答區(qū)域,最大、最下、平均和指定的周期角度都被計算,一個普通的錯誤是不正確地指定角度。對于有傳輸周期性邊界的區(qū)域,邊界條件被檢查以確保邊界是真的周期性的。最后單一計數(shù)器被檢驗,以確認(rèn)解算器已經(jīng)構(gòu)造的節(jié)點、面和單元的數(shù)目和相應(yīng)網(wǎng)格文件頭部的說明一致。如果網(wǎng)格檢查出現(xiàn)一下信息:WARNING: node on face thread 2 has multiple shadows。你可以通過以下的文本命令進(jìn)行修補(bǔ):1,對偶型的壁面,grid_modify-zone_repair-duplicate-shadows。2,對于周期性的壁面,命令同上,但是會被提示輸入旋轉(zhuǎn)角度。
報告網(wǎng)格的統(tǒng)計信息:1,網(wǎng)格尺寸:節(jié)點、面、單位、分區(qū)的數(shù)目,grid-info-size。(分區(qū)用于并行算法)如果對每個區(qū)域內(nèi)的信息有興趣,選擇grid-info-zone。如果你使用的是對偶型的顯式解算器,每一網(wǎng)格級別的網(wǎng)格信息將被顯示。2,內(nèi)存信息,你可以得到系統(tǒng)內(nèi)存信息的的使用情況。Grid-info-memory usage 。
修改網(wǎng)格:,
1,縮放網(wǎng)格!fluent 內(nèi)部按照m和si長度單位。當(dāng)網(wǎng)格讀入解算器后,總假設(shè)網(wǎng)格是按照m生成的。如果你的網(wǎng)格不是按照m生成,必須對網(wǎng)格進(jìn)行縮放。你也可以通過縮放來改變網(wǎng)格的物理尺寸。例如:你可以通過給x軸方向一個2的縮放因子來伸長該方向的網(wǎng)格尺寸。注意:當(dāng)你使用各向異性的縮放比例時要注意,你改變了你的網(wǎng)格單元的縱橫比。記得尺寸縮放一定要在開始進(jìn)行計算前執(zhí)行。使用縮放網(wǎng)格面板:1,你可以通過指定你的網(wǎng)格使用的長度單位,由系統(tǒng)自動的計算各個方向的縮放因子。2,如果你使用的長度單位在系統(tǒng)中沒有,你需要手動輸入轉(zhuǎn)換到m單位上。3,如果你希望使用自己原始的長度單位,通過Change Length Units按鈕來實現(xiàn)。注意:通過縮放并沒有改變使用的單位,只是將物理尺寸按m進(jìn)行了縮放。
2,移動網(wǎng)格。Grid-translate。
3,合并區(qū)域,將相同類型的區(qū)域合并成一個,有助于計算和后處理。Grid-merge。對大量的相同類型的區(qū)域設(shè)置邊界條件要花費(fèi)很多的時間,并有可能引起矛盾。但并不是任何時候大量的相同區(qū)域的存在都是不利的,記住合并是不能完全逆轉(zhuǎn)的,大量的區(qū)域有時候能提供某些靈活性!記得在合并和要保存一個新的case文件(有data 文件的話也要保存)。
4, 分割區(qū)域。有四種分割面區(qū)域和兩種分割單位區(qū)域的方法,每種方法在執(zhí)行前都能夠給出結(jié)果的預(yù)測報告。A,分割面區(qū)域。1,有尖角的幾何體2,有小面的幾何體3,按照改編寄存器中的標(biāo)記。4,在相鄰區(qū)域的基礎(chǔ)上。對于對偶性的壁面邊界條件是有效!grid-separate-faces,分離操作必須在懸掛節(jié)點操作前進(jìn)行,因為有懸掛節(jié)點的面不能被分離!當(dāng)你按照改編標(biāo)記分離面區(qū)域時,會有意外!b,分離單元區(qū)域。1如果兩個或更多的封閉的單元區(qū)域共享一個內(nèi)部的邊界,你可以分割他們,但必須先將內(nèi)壁的邊界轉(zhuǎn)換成其他雙向的邊界。2,基于標(biāo)記的!
5, 建立周期性的區(qū)域:允許建立用等角或者非等角的周期性區(qū)域組成的周期性邊界。你可以通過連接一對面區(qū)域使得網(wǎng)格具有周期性。如果兩個區(qū)域有完全一樣節(jié)點和面的分布,你可以生成一個等角的周期性區(qū)域。Grid-modify_zone-make_periodic, 你需要指定兩個區(qū)域,以及周期性為旋轉(zhuǎn)性還是移動性的。在系統(tǒng)測試兩個面是否符合周期性條件的時候,一個面的配合公差是該面的最短邊的長度的一個分?jǐn)?shù)。如果建立周期性區(qū)域失敗,你可以通過修改該分?jǐn)?shù)來重試!grid-modify_zone-matching_tolerance,!建立非等角的周期性區(qū)域,你需要將他們改成界面區(qū)域。然后你需要建立相鄰單位區(qū)域的原點和坐標(biāo)軸。Define-grid_interface-make-periodic。一個區(qū)域為周期性的,一個為另一個的影子區(qū)域!
6, 分離周期性的區(qū)域:grid-modify_zone-slit_periodic。系統(tǒng)會將該區(qū)域分成兩個對稱的區(qū)域。
7, 融合面區(qū)域:用于融合邊界,(或者相同的節(jié)點或者面)這些邊界是由組合多個網(wǎng)格區(qū)域組成。該方法用于當(dāng)你將一個多塊的幾何體分成多個塊分別生成網(wǎng)格,然后在輸入解算器進(jìn)行計算前。Grid-fuse,同建立周期性的區(qū)域一樣,融合過程使用一個公差。當(dāng)融合失敗時,可以通過改變該公差來重試。但記住該值不能大于0。5。當(dāng)從結(jié)構(gòu)性的網(wǎng)格生成器或者解算器引入網(wǎng)格時,往往是o型或者c型的,存在有凹角的分支切割。這是需要通過融合來消除人工生成的內(nèi)部的邊界。
8, 分離面區(qū)域:1,你可以將任何雙向類型的單一邊界區(qū)域分離成兩個完全分離的區(qū)域。2,你可以將任一個對偶型的壁面區(qū)域分離成兩個完全分離的區(qū)域。分離操作時,系統(tǒng)自動復(fù)制一份區(qū)域所有的面和節(jié)點(除了末端點2d或者邊3d)。原來的節(jié)點網(wǎng)格歸于一個生成的區(qū)域,復(fù)制的歸于另一個區(qū)域。(分離操作可能引起的不良后果是在圖形顯示計算結(jié)果是容易出錯)。記住分離后的區(qū)域就不能通過融合來還原。你要把分離和分裂操作(slitting and separate)分清楚。前者生成新的節(jié)點和面以及區(qū)域。后者只生成新的區(qū)域,卻并沒有生成新的節(jié)點和面。
9, 伸出面區(qū)域:1,通過位移距離 grid modify-zones extrude-face-zone-delta 2,通過參數(shù)坐標(biāo):grid modify-zones extrude-face-zone-para。
10, 重排范圍和區(qū)域;重排范圍有助于提高內(nèi)存的利用效率。重排區(qū)域有利于用戶自定義界面的方便。Grid/Reorder 菜單同時提供”帶寬“的打印,“帶寬”提供對區(qū)域和內(nèi)存中單元網(wǎng)格的分布情況的了解。
邊界條件:
1, 邊界條件的縱觀。A,Flow inlet and exit boundaries: pressure inlet, velocity inlet, mass flow inlet, inlet vent, intake fan, pressure outlet, pressure far-field(遠(yuǎn)處壓力場), outflow, outlet vent, exhaust fan .b,Wall, repeating, and 柱boundaries: wall, symmetry, periodic, axis .c,Internal cell zones: fluid, solid (porous is a type of fluid zone) d,Internal face boundaries: fan, radiator(散熱器), porous jump, wall, interior 。內(nèi)在的面邊界條件是定義在單位面上,這意味著他們沒有有限的厚度,為流動性質(zhì)的突變提供了一種方法)。這種邊界條件用于表示風(fēng)扇、多孔膜、散熱器。其中的內(nèi)部類型不需要輸入任何參數(shù)。
2, 使用邊界條件面板。Define-boundary conditi*****.a,改變邊界區(qū)域類型。在設(shè)置邊界條件以前,要先檢查邊界區(qū)域是否符合你的要求。如果需要修改區(qū)域的類型可以在邊界條件面板中修改。(注意:這種方法只能用來改變邊界區(qū)域的類型,不能濫用)!如果你使用的十多相的模型,改變區(qū)域類型的過程有些不同。邊界區(qū)域的類型只能是下面的幾種:
Category Zone Types
Faces axis, outflow, mass flow inlet, pressure far-field, pressure inlet, pressure outlet, symmetry, velocity inlet, wall, inlet vent, intake fan, outlet vent, exhaust fan
Double-Sided Faces fan, interior, porous jump, radiator, wall
Periodic periodic
Cells fluid, solid (porous is a type of fluid cell)
3, fluent中邊界條件是和區(qū)域聯(lián)系的,而不是和面或者單元聯(lián)系。設(shè)置方法:1,在邊界條件面板選擇要設(shè)置條件的區(qū)域,然后選擇”set”。2,選擇區(qū)域后選擇區(qū)域類型3,雙擊區(qū)域列表中的區(qū)域的名字。
4, 復(fù)制邊界條件。你可以把一個區(qū)域的邊界條件復(fù)制到其他相同類型的區(qū)域中去,但是不能從外部的邊面復(fù)制到內(nèi)部的壁面。反之亦然!如果你使用的是多相的模型,情況有所不同!
5, 用鼠標(biāo)在圖形窗口中選擇需要的區(qū)域。1,顯示網(wǎng)格, grid display panel.2,使用右鍵在圖形窗口中選擇你要選擇的區(qū)域,該區(qū)域的id會在區(qū)域列表中自動選中。
6, 修改邊界區(qū)域的名字,在邊界條件面板中,選擇區(qū)域,選擇’set’.
7, 定義非-統(tǒng)一的邊界條件。每種類型的邊界區(qū)域的大部分邊界條件都可以定義為外形函數(shù),而不是常數(shù)。你可以使用一個在外部生成的邊界的外形函數(shù),或者一個自己定義的函數(shù)。
8, 定義瞬時邊界條件:兩種方法:1,使用與標(biāo)準(zhǔn)邊界外形函數(shù)相似的外形函數(shù)。2,表格形式的瞬時外形函數(shù)。你可以通過以下命令將這個外形函數(shù)讀入fluent中,define-profile, file-read-profile.file-read-transient-table.
9, 你可以將邊界條件儲存成一個文件,以后在重復(fù)使用。
流動入口和出口
1, 使用流動邊界條件。一共有始終相關(guān)的條件:1,速度入口邊界條件,定義進(jìn)口邊界的速度和標(biāo)量性質(zhì)。2,壓力入口邊界條件:定義進(jìn)口邊界的總壓和其他的標(biāo)量值。3,質(zhì)量流動入口邊界條件:用于在可壓縮流中表示進(jìn)口的質(zhì)量流量。在不可壓流中不需要,因為密度一定時,速度邊界就確定了該值。4,壓力出口邊界條件用于表示流動出口處的靜壓和其他標(biāo)量(當(dāng)存在回流時)。此時用它代替流出物邊界條件能夠提高迭代的收斂性!5,壓力遠(yuǎn)場邊界條件:用于模擬一個具有自由流線的可壓縮流動在無窮遠(yuǎn)處的指定了馬赫數(shù)和靜力條件的情況。6,流出物邊界條件用于模擬流動出口處的速度和壓力邊界條件都不知道時的情況。這種情況在出口處的流動接近完全發(fā)展的流動狀態(tài)是比較合適,該條件假設(shè)在出口的法向方向除了壓力外其他的流動變量的梯度都是0。不適用于壓縮流的計算。7,進(jìn)口泄口的邊界條件用于模擬在進(jìn)口處有指定的流動損失系數(shù),流動方向,周圍總壓和溫度的有泄口的進(jìn)口條件。8,進(jìn)氣風(fēng)扇邊界條件:用于模擬一個外部的進(jìn)氣風(fēng)扇,有指定的壓力上升,流動方向和周圍的總壓和溫度。9,出口泄口邊界條件:出口處的泄口邊界條件,但是要求指定靜壓和溫度。10,排氣風(fēng)扇邊界條件:出口處的風(fēng)扇邊界,要求指定靜壓。。
決定湍流參數(shù):
如果在進(jìn)口處準(zhǔn)確地描述邊界層或者充分發(fā)展的湍流很重要的話,比較理想的是你通過建立一個外形函數(shù)來設(shè)置湍流參數(shù)。(基于實驗數(shù)據(jù)或者經(jīng)驗公式)如果你有這個外形的解析描述,而不是數(shù)據(jù)點的話,你既可以通過建立外形函數(shù)文件也可以通過建立用戶自定義函數(shù)來提供進(jìn)口的邊界條件。
在建立外形函數(shù)后,你可以如下地使用:1,Spalart-Allmaras 模型:在湍流說明方法下拉菜單中選擇湍流粘性或者粘性比,然后再為它選擇合適的外形函數(shù)名稱。Fluent將計算湍流粘度 ,通過選擇適當(dāng)?shù)拿芏群头肿诱扯扔嬎?。2,k- 模型:在湍流說明方法下拉菜單中選擇k- ,并且為湍流動能和湍流耗散率選擇合適的外形函數(shù)。3,k- 模型:說明方法同上。 4, 雷諾壓力模型:除了按照k- 設(shè)置以外,還要在雷諾壓力說明方法的下拉菜單中為為雷諾壓力成分選擇合適的外形函數(shù)文件。
湍流量的相同說明
在多數(shù)的湍流中,高階的湍動往往是在剪切層生成,而不是進(jìn)入到邊界層的區(qū)域中去。導(dǎo)致計算結(jié)果對流入邊界層的值不敏感!但是要注意邊界值不能過于不自然以至于干擾你的結(jié)算或者阻礙收斂!就像在外部流中自由流的過大的粘度值會掩蓋邊界層。你可以通過利用上述的方法來輸入統(tǒng)一的常量。
湍流強(qiáng)度:定義,湍動速度u’/平均速度u。1%以下的被認(rèn)為是弱湍流,10%以上的被認(rèn)為是強(qiáng)湍流。一個管道內(nèi)部的充分發(fā)展的湍流的強(qiáng)度可以按下式計算:
湍流長度標(biāo)尺和水力直徑:長度標(biāo)尺是和湍流的大渦尺寸相關(guān)的物理量,在充分發(fā)展的管流中,長度標(biāo)尺受到管道尺寸的限制。 .其中,L是相關(guān)的管道的尺寸。對于充分發(fā)展的湍流管流,L取管道的直徑。對于渠道或者非圓形的交叉部分,你可以取水力直徑。對于由流動中阻礙物引起的湍流,更好的選擇是將長度標(biāo)尺選取基于阻礙物的尺寸。對于選定的流動類型的特征長度L或者湍流長度標(biāo)尺設(shè)定方法如下:1:對于充分發(fā)展的內(nèi)部流動,選擇強(qiáng)度和水力直徑方法,然后指定水力直徑。2,對于轉(zhuǎn)向葉片、多孔板等,選擇強(qiáng)度和水力直徑,然后指定流動開始處的特征尺寸。3,對于壁面包圍的流動,(在進(jìn)口處包括了一個湍流的邊界層)選擇強(qiáng)度和長度標(biāo)尺方法,用邊界層厚度δ99計算湍流長度標(biāo)尺 , =0.4δ99 。
湍流粘度比:μt/ μ,和雷諾數(shù)的大小成比例, Ret=k2/( υ)。Ret在大雷諾數(shù)的邊界層、剪切層、充分發(fā)展的管流中較大(100-1000)。但對于大多數(shù)的外部流的自由流的邊界處,該值很小,一般設(shè)為(1,10)。設(shè)置該值時,對于Spalart-Allmaras model,選擇湍流粘度壁,對于 k- models, the k- models, or the RSM).你可以選擇Intensity and Viscosity Ratio。
湍流量之間的關(guān)系:1,通過湍流強(qiáng)度和長度標(biāo)尺計算湍流粘度: ,該式用于Spalart-Allmaras model. 2,通過湍流強(qiáng)度估算動能, 。在非顯式地指定動能的情況下,都通過該式計算。3,通過長度標(biāo)尺估算耗散率: 。其中, 是一個經(jīng)驗常數(shù),(大約0.09)。在非顯式地指定耗散率的時候,都通過該式計算。4,通過湍流粘度比估算,耗散率: 。的值同上式。該式用于已知粘度比的情況下。5,估算衰退湍流的湍流耗散率: 。其中,△k表示動能的衰退。表示自由流的速度。是流動區(qū)域的線性長度。如果你用該方法估算耗散率,你應(yīng)該保證由此計算而得的湍流黏度/動力黏度不至于太大,
通過長度比尺估算ω: 其中, 是一個經(jīng)驗常數(shù),(0.09)這種方法在選擇“強(qiáng)度和水力直徑”或者“強(qiáng)度和長度尺度”時采用。
通過黏度比估算ω: 該方法在選擇“強(qiáng)度和黏度比”的時候采用。
通過湍流動能估算雷諾應(yīng)力: 以及 (對a不求和)當(dāng)你在雷諾應(yīng)力方程模型中選擇K and Turbulence Intensity下拉菜單時采用該方法。
為LES指定進(jìn)口湍流:為LES的進(jìn)口指定的湍流強(qiáng)度值將隨機(jī)地干擾瞬時速度場。不能說明一個成型的湍流數(shù)量,取而代之地,進(jìn)口邊界層流動的隨機(jī)組成可以由對速度成分疊加隨機(jī)的干擾來解釋。
6.3 壓力進(jìn)口邊界條件
同其他的流動標(biāo)量屬性一起,壓力進(jìn)口邊界條件用于定義流動進(jìn)口的動壓?？捎糜诳蓧嚎s和不可壓縮流體的計算。用于進(jìn)口的流量或者流速不知道的時候。用于象浮力流動這樣的流動,或者為外部流動定義一個“自由”的邊界。
1 輸入
? 總壓(滯止壓強(qiáng))
? 總溫度(指指溫度)
? 流動方向
? 靜壓
? 湍流參數(shù)(用于湍流計算)
? 輻射參數(shù)
? 化學(xué)成分的質(zhì)量比例
? 混合物比例和變化(用于沒有預(yù)混合或者預(yù)混合較少的燃燒計算)
? 進(jìn)展變量(用于預(yù)混合燃燒)
? 分相邊界條件(用于分相計算)
? 多相條件(用于一般的多相計算)
所有的變量在壓力進(jìn)口面板輸入,該面板從邊界面板打開。
壓力輸入和靜壓頭
fluent中壓力的定義是 ,Ps表示靜壓。這一定義使得靜壓頭并入體積力中,而被排除在壓力計算之外(當(dāng)流體密度是統(tǒng)一的時候)。
定義總壓和總溫度
總壓定義,對于可壓縮的流體:

其中 p0 總壓
Ps 靜壓
M 馬赫數(shù) r 為比熱比。
對于不可壓縮流體:

如果相鄰的單元區(qū)域是移動的,當(dāng)你采用分離解算器的時候,速度是絕對的或者相對的,決定于是否在解算器面板中有絕對速度的計算公式。當(dāng)采用對偶解算器時,總采用絕對坐標(biāo)系。
定義流動方向
你可以定義流動方向或者定義為正交于邊界。如果定義方向,可以采用各種方式定義方向矢量。如果相鄰的單元區(qū)域是移動的,當(dāng)你采用分離解算器的時候,方向是絕對的或者相對的,決定于是否在解算器面板中有絕對速度的計算公式。當(dāng)采用對偶解算器時,總采用絕對坐標(biāo)系。
定義方法:
1,選擇定義方法,使用矢量或者正交于邊界。
2, 如果在第一步選擇正交于邊界,當(dāng)你在進(jìn)行軸對稱旋轉(zhuǎn)流動建模時,需要給出切線方向,如果沒有旋轉(zhuǎn),則不需要更過的輸入。
3, 如果第一步選擇方向矢量,需要首先選擇坐標(biāo)系,包括笛卡爾坐標(biāo)系,圓柱坐標(biāo)系、本地圓柱坐標(biāo)系。笛卡爾坐標(biāo)系是指幾何體使用的坐標(biāo)系,圓柱坐標(biāo)系:當(dāng)只涉及單一單元區(qū)域時,有流動面板中設(shè)定坐標(biāo)軸和原點。當(dāng)涉及多個區(qū)域時,旋轉(zhuǎn)軸在進(jìn)口相鄰流體(固體)區(qū)域的流體(固體)面板中指定。徑向正方向為從旋轉(zhuǎn)軸指向外,軸向正向為旋轉(zhuǎn)軸的矢量方向,切向正向由右手法則指定。本地圓柱坐標(biāo)系允許你自己指定圓柱坐標(biāo),就在壓力進(jìn)口面板處指定。
4, 如果在第一部種選擇矢量,需要指定矢量的各成分。
定義靜壓
如果流動為超音速的或者你計劃在進(jìn)口壓力邊界條件的基礎(chǔ)上開始解算,你需要定義靜壓。記住你輸入的靜壓和運(yùn)行條件面板中設(shè)置的運(yùn)行壓力是相關(guān)的,注意在6.3.1中關(guān)于靜壓的內(nèi)容。對于亞音速流動的計算,靜壓的設(shè)置將被忽略,因為這時是對滯止參數(shù)進(jìn)行計算的。如果你在進(jìn)口壓力條件的基礎(chǔ)上開始進(jìn)行計算,超音速/初始測量壓力將和滯止壓力一起對初始值進(jìn)行計算(對于可壓縮流體按照等熵關(guān)系式,對于不可壓流體按照柏努利方程)。因此,對于亞音速流動的計算應(yīng)該很好的估算出馬赫數(shù)(可壓縮流體)或者流速(不可壓縮流體)。
6.4 進(jìn)口速度邊界
用于定義流場進(jìn)口處流動速度和相關(guān)的其他標(biāo)尺的特性。由于滯止參數(shù)不能確定,因此需要給出速度分布的參數(shù)。注意該邊界條件主要用于不可壓縮流。另外不要在一個固體障礙物附近設(shè)置該條件,因為會引起滯止參數(shù)的高度不一致。
1, 輸入:a,速度大小和方向或者速度分量;b,旋轉(zhuǎn)速度(對于2D的軸對稱流動)c,溫度;d,流出標(biāo)定壓力(用于連接的解算器計算)。E,湍流參數(shù)。F,輻射參數(shù)(用于P-l模型,DTRM,DO模型和面對面模型)。G,化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。H,混合分?jǐn)?shù)和變化(用于非預(yù)混合燃燒)。I,過程變量。J,分散相邊界條件。K,多相邊界條件。所有的參數(shù)在速度進(jìn)口面板中輸入,
定義速度:你可以通過標(biāo)定速度大小和方向,速度成分,或者正交與邊界的速度大小。如果與速度進(jìn)口相鄰的單元區(qū)域是移動的,你可以指定相對或者絕對速度。(具體的見原文)
2, 默認(rèn)值:
Temperature 300
Velocity Magnitude 0
X-Component of Flow Direction 1
Y-Component of Flow Direction 0
Z-Component of Flow Direction 0
X-Velocity 0
Y-Velocity 0
Z-Velocity 0
Turb. Kinetic Energy 1
Turb. Dissipation Rate 1
Outflow Gauge Pressure 0
3, 速度進(jìn)口邊界的計算過程。
Fluent利用速度進(jìn)口邊界條件計算通過進(jìn)口的質(zhì)量流量和動量、能量和主分流量。
進(jìn)入與進(jìn)口相鄰的單元區(qū)域的質(zhì)量流量的計算公式:

注意只有正交與控制體表面的速度成分對流量有貢獻(xiàn)。
流場出口處速度邊界條件的處理
適用于流場出口處的速度條件已知時,或者出口處的速度場有要求時。對于分離式解算器,在出口處使用正交于出口流區(qū)的速度分量值。而不使用其他的邊界條件。取而代之的是,除了正交速度分量,其他的邊界條件假設(shè)適用于上游的計算單元。在連接解算器中,所有的出口使用在壓力條件面板中定義的壓力條件。
密度計算
進(jìn)口面板上的密度要么是常數(shù),要么是壓力,溫度,和/或不同成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的函數(shù)。(這里質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為一個進(jìn)口邊界條件輸入)
6.5 質(zhì)量流進(jìn)口邊界條件
該條件可以用于指定進(jìn)口處的質(zhì)量流量或者質(zhì)量通量的分布。指定流量通量允許總壓隨著內(nèi)部溶液的不同而變化。而對于壓力進(jìn)口邊界條件,即使速度通量變化了,總量仍不變。
適用于符合一個流量邊界條件要重要于壓力邊界條件的時候。一個例子是當(dāng)一個冷卻射流于主流混合的連接處。壓力條件的調(diào)整,會引起較慢的收斂,所以如果進(jìn)口壓力和質(zhì)量流邊界條件都已知的話,最好選擇后者。
注意:對于不可壓縮流,不需要使用該條件,因為密度是常量,速度進(jìn)口條件將確定這一條件。
1, 需要的輸入
總結(jié)
1, 質(zhì)量流量,質(zhì)量通量, 或者(主要用于混合平面模型)包括平均質(zhì)量通量的質(zhì)量通量。
2, 滯止溫度。
3, 靜壓。
4, 流動方向。
5, 湍流參數(shù)。
6, 輻射參數(shù)。
7, 化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
8, 混合物分?jǐn)?shù)和遷移(用于非預(yù)混合的擴(kuò)散燃燒)
9, 進(jìn)展變量(用于預(yù)混合燃燒)。
10, 分散相邊界條件
11, 多相邊界條件
所有的參數(shù)在質(zhì)量流量面板中輸入,該面板從邊界條件面板打開。
定義質(zhì)量流量或者質(zhì)量通量
你可以指定進(jìn)口區(qū)域的質(zhì)量流量,Fluent會將其轉(zhuǎn)換成流量通量,也可以直接指定質(zhì)量通量。對于邊界處質(zhì)量通量變化的情況,你還需要指定平均質(zhì)量通量。
如果指定質(zhì)量流量,系統(tǒng)內(nèi)部會通過用區(qū)域面積除流量的辦法來得到一個統(tǒng)一的質(zhì)量通量。你也可以通過一個邊界Profile或者指定的函數(shù)來定義質(zhì)量通量。
用于定義質(zhì)量流量或者質(zhì)量通量的輸入?yún)?shù)如下:
1, 在質(zhì)量流說明方法處選擇“Mass Flow Rate, Mass Flux, or Mass Flux with Average Mass Flux”。
2, 如果你選擇質(zhì)量流量,輸入指定的值。注意:對于軸對稱問題,是指總流量,不是通過一個弧度片的量。
3, 如果選擇質(zhì)量通量,輸入指定的值,對于軸對稱問題,是指一個弧度片的質(zhì)量通量。
4, 如果你指定了一個質(zhì)量通量截面,使得整個區(qū)域的平均值是4.7,但你仍可以指定平均值為5,這樣系統(tǒng)會保持截面形狀,但是改變值,使得平均值等于5。
5, 帶平均值的質(zhì)量通量方法同樣適用于混合平面模型,如果質(zhì)量流邊界條件將用于描述一個混合平面,此時你不需指定質(zhì)量通量或者流速。你可以使用默認(rèn)值。在后面的步驟中,系統(tǒng)會在質(zhì)量流進(jìn)口條件處自動選擇“帶平均值的質(zhì)量通量”方法,并且按照上游單元的速度質(zhì)量通量的截面計算平均值。這將保證上、下游的質(zhì)量是一致的。
質(zhì)量流進(jìn)口邊界的計算過程:在一個區(qū)域使用質(zhì)量流進(jìn)口邊界條件時,區(qū)域的每一個面都會有一個對應(yīng)的計算得到的速度,這個速度用于計算和結(jié)算有關(guān)的其他變量。在每一步迭代的時候,這一速度都要重新計算來維持正確的質(zhì)量流數(shù)值。計算這一速度,要使用質(zhì)量流量,流動方向,靜壓和滯止溫度。有兩種指定質(zhì)量流量的方法,一是直接指定總流量 ,二是指定質(zhì)量通量ρvn(單位面積質(zhì)量流量)兩者之間有這樣的關(guān)系: (1)
如果給定質(zhì)量流量,可以計算ρvn,但這時每個面積上的通量是相等的。如果一個面處的ρvn給定了,必須確定ρ以計算垂直壁面的發(fā)祥速度vn。前者的確定方法如下:
理想氣體:需要利用靜止的溫度和壓力計算。 (2)。如果氣體是超音速的,那么靜壓是一個邊界條件。對于亞音速流動,靜壓由壁面處單元計算得到。靜止溫度由邊界條件設(shè)置的總熵進(jìn)行計算。 (3),其中速度由上面的1式計算得到。由式2可以計算得到溫度,再由(3)式計算得到滯止溫度。
不可壓縮流體:靜止溫度和滯止溫度相等,密度是常量或者是溫度和質(zhì)量成分的函數(shù)。速度按式1計算。
通量計算:進(jìn)口處的通量計算和vn相關(guān),比如湍流動能通量為。
進(jìn)口排氣孔邊界條件:
用于計算進(jìn)口排氣孔處的損失系數(shù),流動方向,以及周圍的溫度和壓力。
輸入:除了一些常見的參數(shù)外,主要是一個損失系數(shù)(前面的11個和壓力邊界條件相同)。對于損失系數(shù),按照公式計算: 其中ρ為密度,kL是一個無量綱的經(jīng)驗系數(shù),注意:△p
表示流動方向的壓力損失,你可以定義為常數(shù)或者速的多項式、分段式函數(shù)。定義面板和定義溫度相關(guān)屬性的相同。
進(jìn)氣風(fēng)扇邊界條件
用于模型化一個外部的有指定壓力升高、流動方向、周圍溫度和壓力的進(jìn)氣風(fēng)扇。
輸入:前11項和壓力邊界條件的一樣。通過進(jìn)氣風(fēng)扇的壓力上升被認(rèn)為是流速的函數(shù)。對于逆向流,進(jìn)氣風(fēng)扇被當(dāng)作一個帶損失系數(shù)的出口排氣孔。你可以設(shè)置壓力上升為常量,或者速度的函數(shù)。
壓力出口邊界條件:需要指定一個靜壓,這只適用于亞音速流動,對于超音速,這個條件是無用的。流動的一些特性將由上游推倒得到。如果在解算過程中流動逆相,需要設(shè)置一系列的“逆流”條件。
輸入:靜壓,
逆流條件:
總溫,湍流參數(shù),化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù),混合物分?jǐn)?shù)和變遷,過程變量,多相邊界條件。
輻射條件,分散相邊界條件。
定義靜壓:注意輸入的靜壓和工作條件面板的工作壓力相關(guān),注意關(guān)于液體靜壓的評論。
系統(tǒng)也提供一個關(guān)于徑向平衡邊界條件的選擇,選擇該項的化,輸入的靜壓只適用于最小半徑,其他部分的壓力通過下是計算,
r為距離回轉(zhuǎn)軸的半徑距離,vθ為切向速度。注意折椅邊界條件對于旋轉(zhuǎn)速度是零也適用。該條件只適用于3D計算和軸對稱計算。
定義逆流條件:適用于流體被拖動穿過出口。
定義輻射參數(shù):
定義分散相條件:
6.9壓力far-field 邊界條件:用于定于無窮遠(yuǎn)處自由流的壓力條件,常被稱作特性邊界條件,因為這里使用因為這里使用特性信息(黎曼常量)來計算邊界的流動變量。該條件僅適用于利用理想氣體公式計算密度的流動,其他的不允許。該區(qū)域必須足夠的遠(yuǎn)。
6.10 出口流邊界條件:用于模擬結(jié)算前流動的速度和方向等都未知的流動,不需要任何設(shè)定,但是要能夠了解該條件的限制條件。
不適用的場合:如果有進(jìn)口壓力邊界條件,適用壓力出口邊界條件;模擬可壓縮流;模擬密度變化的流動,即使是不可壓縮流。
6.11 出口處放氣孔邊界條件:(間原文);
6.12 排氣扇邊界條件:
6.13 壁面邊界條件:用于限制液體和固體區(qū)域。對于粘性流,默認(rèn)使用無滑動的壁面邊界條件,但是你可以為壁面指定一個切向速度(當(dāng)壁面作平移或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時)。或者通過指定剪切力定義一個滑動壁。(你也可以通過使用對稱性邊界條件在剪切力為0時定義一個滑動壁)。
輸入:1,熱力邊界條件,2,壁面運(yùn)動條件,3,剪切力條件(對于滑動壁),4,壁面粗糙度,5,成分邊界條件,6,化學(xué)反應(yīng)邊界條件,7,輻射邊界,8,分散相邊界,9,多相邊界。
定義熱力邊界:設(shè)計能量計算時,需要設(shè)定。有5中方法。1,固定熱流密度,2,固定溫度,3,對流熱交換,4,外部輻射熱交換,5,輻射和對流的復(fù)合熱交換。
對于雙面壁,你可以選擇是否兩面是對稱的。如果熱壁面的厚度不為零,還需要輸入壁面的熱阻和熱源。你可以模擬邊界和內(nèi)部壁面內(nèi)部的熱傳導(dǎo)。(稱為殼傳導(dǎo))在壁面面板的thermal頁面輸入?yún)?shù)。
1, 輸入熱流密度,默認(rèn)值為0,2,指定壁面溫度后,通過公式計算熱流密度。3,對流熱交換,你需要輸入自由流溫度和對流熱交換系數(shù),利用公式計算熱流密度。4,外部輻射,設(shè)定外部發(fā)射率和外部溫度。5,輻射和對流復(fù)合熱交換,需要輸入4個參數(shù)。
2, 薄壁的熱阻:你需要輸入薄壁的材料種類,壁厚,以及內(nèi)部的熱源強(qiáng)度。熱阻的定義為 ,其中,△x表示壁厚,k表示壁面的導(dǎo)熱系數(shù)
3, 兩面壁的熱力邊界條件:1,如果定義為對偶壁面,則不需要其他的熱力參數(shù),(同2中的參數(shù)),一面的設(shè)定將自動適用于另一邊。2,非對偶的壁面,需要為兩區(qū)域分別指定不同的參數(shù)(只能選定溫度和熱流密度)。這兩個非對偶壁面可以有不同的厚度和導(dǎo)熱系數(shù)。
4, 壁面中的殼傳導(dǎo):除了計算穿過壁面的熱傳導(dǎo),也計算壁面內(nèi)部的熱傳導(dǎo)(用于能量計算)。注意:壁面厚度不能是0,另外有幾項限制:1,用于3D,2,用于分離的解算器,3,不能用于非預(yù)混合燃燒,4,不能用于多相混合物,VOF,等方法。5,當(dāng)與離散坐標(biāo)輻射模型共同使用時,殼傳導(dǎo)壁不能是半透明的。6,殼傳導(dǎo)壁不能拆分或者合并,如果想進(jìn)行這種操作的話,可以先不選擇殼傳導(dǎo),對壁面進(jìn)行操作,再對拆分或者合并后的壁面進(jìn)行殼傳導(dǎo)的計算。7,殼傳導(dǎo)壁不能是已經(jīng)采用的壁。8殼傳導(dǎo)壁端面的熱流密度不被包括再熱平衡報告中。
5, 定義壁面運(yùn)動:(在動量頁中輸入)。1,定義一個靜止壁面:2,為壁面定義速度條件:注意你不能定義壁面的法向速度,而只能定義切向速度。定義相對或者絕對速度:如果壁面相鄰的單元處于運(yùn)動之中,你可以為壁面選擇相對與相鄰區(qū)域的速度。(如果相鄰單元是靜止的,則沒有區(qū)別)。平移壁面速度:旋轉(zhuǎn)壁面速度:需要定義旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)原點,(旋轉(zhuǎn)軸是任意的)對于3D問題,旋轉(zhuǎn)軸通過旋轉(zhuǎn)原點并且與指定的從坐標(biāo)原點到指定方向點(X,Y,Z)矢量平行的軸,對于2D問題,只需指定旋轉(zhuǎn)原點,方向為垂直平面。對于2D軸對稱問題,旋轉(zhuǎn)軸總為X軸。注意壁面的切向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的模擬只有在壁面限制一個繞指定的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的表面。速度分量基礎(chǔ)上的壁面運(yùn)動:通過分別定義各個方向的速度分量,(通過邊界截面或者函數(shù))。對于兩面壁,你可以為壁面和陰影區(qū)域指定不同的運(yùn)動速度。但是,不能為相鄰固體區(qū)域的壁面指定速度。
6, 定義壁面的剪切力條件:三種,1,非滑動;2,指定的剪切力,3,Marangoni Stress;注意對于運(yùn)動的壁面,只能使用2,其他的適用與靜止壁面。;
非滑動為默認(rèn)的條件,說明相鄰的流體和壁面以相同的速度一起運(yùn)動(如果運(yùn)動的話)。另外兩種條件用于剪切力已知的條件(運(yùn)動未知)。你可以設(shè)定各個方向的應(yīng)力分量(常量或者函數(shù)),Marangoni Stess允許根據(jù)壁面溫度設(shè)置表面張力的梯度。剪切力根據(jù)壁面的溫度梯度和表面張力梯度進(jìn)行計算。Marangoni Stess只有在設(shè)計能量計算是才有效。(在動量頁面輸入)
1, 模擬非滑動壁。2,指定剪切力。3,系統(tǒng)也可以表面張力由于溫度變化產(chǎn)生的變形所引起的應(yīng)力, 這里dσ/dT表示表面張力對于溫度的梯度。表示表面溫度梯度。
壁面粗糙度:
改良的壁面定律:
(2)
粗糙管道的試驗證明,在使用常規(guī)的對數(shù)尺作圖時,壁面附近平均流速的斜率不變,但是截距變化。所以得到式2:這里u*表示 , 表示由于粗糙度變化引起的截距變化的數(shù)量。系統(tǒng)按照給定的參數(shù),按照相應(yīng)的公式(分段)來計算該值。(見原文)
設(shè)置粗糙度參數(shù):(在momentum頁面)1,屋里粗糙度高度,;2,粗糙度常數(shù)C Ks。是一個和粗糙類型有關(guān)的常量,默認(rèn)值為0。5,(適用于通用的沙粒粗糙度)?，F(xiàn)在沒有對任意類型粗糙度都適用的設(shè)置方法。保證從壁面到相鄰單元質(zhì)心的距離要大于Ks。
定義壁面的成分邊界條件:
默認(rèn)的成分的質(zhì)量梯度為0,如果想輸入質(zhì)量分?jǐn)?shù),
定義壁面的反應(yīng)邊界條件:如果成分的質(zhì)量梯度為0,則不參與反應(yīng)。(在成分邊界頁面設(shè)置)。
定義輻射,離散相,多相邊界條件。如果用戶自己定義單位,可以在UDS頁面設(shè)置。
剪切力的計算:對層流:
壁面的熱計算:

6.14 對稱邊界條件:注意中心線處使用軸心邊界條件。對于幾何形狀對稱,但是流動不對稱的模擬,不能采用該邊界條件,而要采用旋轉(zhuǎn)周期的邊界條件。特性:對稱平面法線速度為0,法線方向各變量梯度為0。因此,對稱平面處的通量為0,由于剪切力也為0,所以將對稱平面定義為“滑動”壁面(對于粘性流計算)。
周期邊界條件:兩種,一種允許壓力損失,一種不允許。適用于模型中兩個相對平面處的流動完全一樣的情況。
不允許壓力損失的情況:1,平移周期邊界,邊界和幾何軸心平行,2,旋轉(zhuǎn)周期,邊界和幾何軸心有夾角。需要指定周期(連接解算器也能輸入壓力升高)。注意:與邊界相鄰區(qū)域的單元不一定要求運(yùn)動。你需要利用grid/check來計算幾何體中所有周期邊界和軸線的最大、最小和平均夾角。如果這些值之間的差異不能忽略的話,那么你的模型就不具有周期特性。
6.15軸線邊界條件:
6.17 流體邊界:指定流體材料。如果你在模擬成分傳輸和燃燒,你不需要指定該邊界。(而要在成分模型面板處指定)。你也可以定義源(熱、質(zhì)量等),你也可以定義一個層流區(qū)域(用特定的湍流模型時)。計算所有的流動方程。
6.18 固體邊界。知能夠計算熱傳導(dǎo),而不能計算流東方程的區(qū)域(不一定非得是固體)。
6.19 多孔介質(zhì)邊界:
6.20 風(fēng)扇邊界:
6.21 散熱器邊界調(diào)件:能夠計算壓力損失和熱傳導(dǎo)系數(shù)。(是散熱器法線速度的函數(shù))
v表示法線速度,KL是試驗系數(shù)?？梢允浅?shù),也可是多項式,分段函數(shù)。
對于多項式,有公式: 。
對于熱計算: ;其中系數(shù)h可為常數(shù)或函數(shù)。對多項式:
你可以作后處理。
6.22 多孔突變邊界條件:
6.23 用戶定義的風(fēng)扇邊界條件:你可以周期的產(chǎn)生截面文件,用于指定風(fēng)扇的壓力上升,旋轉(zhuǎn)和徑向速度等特性。(你需要編寫程序用于周期性地改變風(fēng)扇的參數(shù))。
6、24 熱交換器邊界:用集總參數(shù)的方法模擬熱交換器。說明壓力損失和冷卻劑的熱損耗。因為沿冷卻劑路徑溫度是變化的,所以熱損也是不同的。所以模型中沿路徑分為若干個小的單元。每個單元的入口溫度經(jīng)過計算后,確定該處的熱損耗率。
熱交換器理論:
6.25 邊界截面:四種
1, 點截面。另外通過插值確定其他未知點。由于點是無序的,所以,要提供臨近區(qū)域相關(guān)的點。
2, 線截面。點有序排列。因此插值時較方便。用于2D。
3, 網(wǎng)格截面。用于3D。
4, 半徑截面。
截面文件格式:每個文件可以有多個截面,每個界面的組成,1,名稱,2,類型,3,點的數(shù)目。注意所有的數(shù)量要適用SI單位,因為不進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換。
重定向邊界截面。
對于3D,可以重新定義一個截面的方向。因此可以重復(fù)利用。(這里假設(shè)截面是平面)。
6.26 固定變量值:。
用于集中參數(shù)法(或者稱為黑箱法)即只需知道輸出值即可的地方?？梢员还潭ǖ闹蛋?速度分量,質(zhì)量分?jǐn)?shù),溫度(只有你使用分離解算器時,才能采用),湍流參數(shù)和熵,以及用戶自定義標(biāo)量。
6.27 定義質(zhì)量、動量和其他源。
你需要為要設(shè)置源的若干個單元設(shè)置一個單獨的區(qū)域。
1. 一個流量源不能被一個進(jìn)口代替(由于尺度問題)。如果你要模擬一個小于一個單元的進(jìn)口,你可以把這個單元放到一個區(qū)域,然后定義這個區(qū)域為源。
2. 對于一個能量源,你可以把它放到產(chǎn)熱的單元,然后把單元區(qū)域設(shè)為源。
3. 由于反應(yīng)產(chǎn)生的成分源在一個模型中可能不是很明確。如在模擬火焰的時候,你需要指定一個生成PM的區(qū)域。
注意:如果你定義一個質(zhì)量源,你也要定義一個動量和能量源,不然的話,會引起流入?yún)^(qū)域速度和溫度的降低。所有的源必須按照SI單位定義。
定義過程:你首先要計算源區(qū)域的體積。(你定義的是每單位體積的量)
1, 質(zhì)量源:你需要定義各成分的質(zhì)量和總質(zhì)量(有一種成分的質(zhì)量不需輸入,系統(tǒng)通過總質(zhì)量和分質(zhì)量進(jìn)行計算得到)。
2, 動量源:
3, 能量源:
4, 湍流源:
6.28 帶GT的對偶性邊界
7 物理性質(zhì)
1, 密度或者分子量,2,粘度,3, 熱容。4,熱傳到率,5,質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)。6,標(biāo)準(zhǔn)焓,7,分子運(yùn)動論參數(shù)。
材料種類:通過讀入Case文件來定義材料。可以自己定義新的材料。
你可以自己定義材料庫,位置:fluent\cortex\lib\propdb.scm
密度:1,常量,2,溫度和成分的函數(shù)。
對于可壓縮流,理想氣體方程是合適的函數(shù)。
對于不可壓縮流體:1,如果不希望是溫度的函數(shù),那么應(yīng)該是一個常量;2,雖然流體是不可壓縮的,但是你希望密度隨溫度變化(按照理想氣體定律),3,密度是溫度的函數(shù),4,對于自然對流情況。
多區(qū)域模型中混合密度的關(guān)系:注意:1,對于分離解算器,不使用任何多相方法,所以理想氣態(tài)方程不能和其他方法同時使用。2,所有的區(qū)域共享同一個運(yùn)行壓力和運(yùn)行溫度。
不可壓縮理想氣體定律: 其中Pop表示運(yùn)行壓力,R表示通用氣體常數(shù),Mw表示分子量,所以密度只和溫度有關(guān),與當(dāng)?shù)貕毫o關(guān)。所以要注意運(yùn)行壓力的輸入。
可壓縮理想氣體定律: 這里p表示相對壓力,(就是常見的理想氣體方程)。
對于多相混合物的密度:1,對于非理想氣體,選擇volume-weighted-mixing-law, ,其中,Yi 是質(zhì)量分?jǐn)?shù)。2,對于理想氣體, 其中Mw,i表示I中成分的分子量。
如果對于不可壓縮流體采用理想氣體方程, 用于計算密度。
粘度:1,常數(shù),2,分子運(yùn)動論,3,非牛頓流體黏性,4,溫度或成分函數(shù),5,用戶定義。
溫度函數(shù):有兩個已知的適用于空氣的公式,
熱傳導(dǎo)率:1,常數(shù),2,分子運(yùn)動論,3,溫度或者成分函數(shù),4,用戶定義,5,各向異性(固體)
熱容:1,常數(shù),2,分子運(yùn)動論,3,用戶定義,
輻射特性:對于P1,Roseland模型,需要吸收系數(shù)和散射系數(shù)。Dtrm模型,只需要吸收系數(shù)。對Do模型,對半透明介質(zhì),還需要折射率參數(shù)。
吸收系數(shù)是對與氣體而言的,見比爾定律。
常數(shù);多成分吸收系數(shù):水蒸氣和二氧化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的函數(shù)。(用于燃燒計算)。你需要選擇吸收路徑的計算方法,1,wsggm-cell-based,不許輸入其他參數(shù),2,wsggm-domain-based,會計算區(qū)域的平均直徑(有效行程),不需其他輸入3,wsggm-user-specified,用戶自己設(shè)置路徑長度。另外微粒物會影響吸收系數(shù)。
散射系數(shù):默認(rèn)為0,各向同性的,可以設(shè)為常數(shù),溫度函數(shù)或者用戶定義函數(shù)。對于燃燒系統(tǒng),由于微粒物的存在,需要提高該值得設(shè)定。(同吸收系數(shù))
折射率:
7.7 質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)
對于成分的輸運(yùn)方程,有兩種設(shè)置質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)的方法。長用的是Fick’s 定律。對于特殊要求,可以使用完整的多成分?jǐn)U散模型(計算量較大)。
對于層流,采用公式: (1)
其中,Di,m為混合物中I組分的質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)。Dt,I 為熱量擴(kuò)散系數(shù)。
對于湍流:
熱擴(kuò)散系數(shù):
經(jīng)過該式計算后,重的分子運(yùn)動的較慢,輕的運(yùn)動較快。
質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)的輸入:三種方法,
一是,恒定的稀釋逼近,對所有的成分設(shè)定相同的常量系數(shù)。
二是,稀釋逼近,為每種成分分別設(shè)置常量系數(shù)。
三是,多成分方法,定義成分I在成分j中的雙元系數(shù),Di,j ,可以是常量,函數(shù)。
對于稀釋混合物(載體的濃度較大),可以使用前兩種方法;而對于非稀釋混合物,可以采用第三種輸入方法。系統(tǒng)會自動計算I種成分在混合物中的擴(kuò)散系數(shù)。
熱擴(kuò)散系數(shù)的輸入:
7.8 標(biāo)準(zhǔn)焓(生成焓或者生成熱)
對于反應(yīng)速率無窮大或者漩渦耗散模型的反應(yīng)流動,需要該參數(shù)。

7.9 標(biāo)準(zhǔn)熵
7.10 分子熱傳遞系數(shù)
7.11 分子運(yùn)動論參數(shù)
7.12 運(yùn)行壓力
為了在低馬赫條件下克服圓整帶來的誤差影響,使用運(yùn)行壓力(系統(tǒng)平均絕對壓力)進(jìn)行修正。

所有你輸入和Fluent報告的都是表壓Pgauge.
對于高馬赫數(shù)的流動,運(yùn)行壓力的意義不大,所以你可以設(shè)定為0,此時Pabs將等于Pgauge.
Density
Relati*****hip Mach Number
Regime Operating
Pressure
Ideal Gas Law
0 or
Mean Flow Pressure

Mean Flow Pressure
Profile Function
of Temperature Incompressible not used
C*****tant Incompressible not used
Incompressible
Ideal Gas Law Incompressible Mean Flow Pressure
上表是推薦的設(shè)置值。
7.13 參考壓力位置
對于不包括壓力邊界的流動,Fluent在每次迭代后,使用參考壓力調(diào)節(jié)整個區(qū)域的壓力,保證不浮動。
7.14 真實氣體模型
主要用于冷卻劑。
8 模擬基本流體流動
質(zhì)量守恒定律: Sm是從分散相中加入到連續(xù)相的質(zhì)量。
動量守恒定律: 其中是應(yīng)力張量。
周期性流動:兩種,一種沒有壓降(循環(huán)的),一種有壓降(周期的)(線性似的周期的流動或者充分發(fā)展流動)
線性似周期性流動:應(yīng)用廣泛,包括管排、緊湊型換熱器等,在這些模擬中,相似的流動重復(fù)出現(xiàn)。另外也包擴(kuò)充分發(fā)展的管流。
主要的約束:1,不可壓縮流,2,幾何模型必須是平移周期型,3,耦合解算器只可以設(shè)置壓力變化,分離解算器可以設(shè)置壓力變化和流量。4,沒有靜質(zhì)量的輸入或者輸出,5,如果包括輸入或者輸出,成分可以模擬,不允許化學(xué)反應(yīng)。6,分散相或者多相不允許。
速度定義:

壓力定義:

對于耦合解算器,△p是一個常數(shù),對于分離解算器,
可以分為線性變化成分和一個周期性的成分。其中β未知,需要通過子迭代來進(jìn)行計算。你可以設(shè)置進(jìn)行子迭代的步數(shù)。
應(yīng)用:首先,你需要生成一個有多個平移周期性邊界的網(wǎng)格。
輸入:
1, 分離解算器:可以設(shè)置壓力梯度或者質(zhì)量流量。設(shè)置質(zhì)量流量時,需要指定松弛因子、迭代步數(shù)、的初始值來控制β的計算。
2, 漩渦或旋轉(zhuǎn)流動
3, 可壓縮流動:要設(shè)置運(yùn)行壓力(可以認(rèn)為是環(huán)境壓力),
4, 非粘性流
9 模擬運(yùn)動區(qū)域的流動(可以使用旋轉(zhuǎn)參考系)
1 多重參考系模型
2 混合平面模型
3 滑動網(wǎng)格模型

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