《fluent边界条》PPT课件.ppt

边界条件,Introductory FLUENT Training,定义边界条件,要定义一个能产生特定结果的问题，必须在边界区域上给出独立的（流体）变量信息 定义进入流动区域的质量流量、 动量、 能量、 等等 定义边界条件包括: 定义边界类型（比如：入口、壁面、对称面） 提供边界信息 物理模型和边界类型不同，所需的数据类型也不同 必须知道边界上变量的值，或者进行合理的近似 边界条件定义不好会对结果产生重大影响,基本原则,基本原则,基本原则 尽可能选择流体进入或出去的地方作为边界 不是必须的，但是会更利于解的收敛 在垂直于边界方向上不应该有大的梯度 减少边界附近网格扭曲度 否则将在计算中过早引入误差,对上部压力边界进行修改，确定流体进入区域,可用边界类型,可用边界类型,外部面 常规压力入口，压力出口 不可压速度入口，出口 可压质量流入口，压力远场，质量流出口 其它壁面，对称面，轴，周期 特殊通风口入口，通风口出口，进气风扇，排气风扇 单元区域 流体 固体 多孔介质 热交换器 内在面 风扇，内部，散热器，壁面,改变边界类型,改变边界类型,区域和区域类型在前处理程序中已经初始化定义了 改变特定区域的区域类型 在“区域”菜单中选择区域名 也可以在图形区域中用右键选择边界区域 在“类型”菜单中选择新的区域类型,Define,Boundary Conditions,设置边界条件数据,设置边界条件数据,在边界条件面板中设置数据 给特定域设置边界条件 在Zone菜单中选择域名 按Set键 边界条件数据可以从一个区域复制到另一个 边界数据能够在一个使用TUI命令的文件中储存和重新得到 /file/write-bc /file/read-bc 边界条件也可以由UDF和轮廓文件来定义,速度入口,速度入口,速度定义方法 大小，与边界方向垂直 分量 大小和矢量方向 速度分布默认是均一的 主要用于不可压流 静压波动以满足给定的速度分布 流体的总参数也是变化的 对可压流使用速度入口可能导致非物理结果 能够定义负的速度用来作为“速度出口” 必须确保在多个入口的情况下质量守恒能够满足,压力入口,压力入口,参数 总压 总温 流动方向 静压 可压、不可压流,Incompressible flows:,Compressible flows:,质量入口流动,质量入口流动,必需的信息 质量流率或者质量通量 质量流率意味着均匀流动 质量通量能够用分布或者UDF来定义 对于二维轴对成问题，质量流率是单位时间通过2弧度的质量，质量通量是单位时间通过一弧度的质量 静压 总温 质量流动入口主要用于可压流；但是也可用于不可压流 总压随着质量流的变化而变化 比压力入口难收敛，优先选择压力入口,压力出口,压力出口,必需的信息 静压 回流 可能发生在迭代过程中或者最终结果 回流方向 对可压和不可压都适合 如果流动是超音速，出口处压力可以忽略 在外部或者自由流动计算中可以用来作为“自由”边界 径向压力平衡选项,出口流,出口流,不需要压力或者速度信息 出口数据由内部外推得到 对上游没有影响 对所有流动变量，法向扩散为零 适用于完全发展出口流动 用于不可压流 不能和压力入口同时使用（必须和速度入口同时使用） 不能用于有密度变化的非定常流动 当迭代时出现回流收敛速度较慢 预期最后结果会出现回流不能使用,示范多种出口,示范多种出口,多种出口的流动可以使用pressure outlet 或者 outflow 边界 Pressure outlets Outflow: 质量流率分数由Flow Rate Weighting决定 FRW 默认设置为1 (暗示等于 flow rates) Static pressure varies among exits to accommodate flow distribution. 静压在出口之间变化以适应流动分布,其它入口/出口边界条件,其它入口/出口边界条件,Pressure Far Field 压力远场 用指定的静态条件和自由流的马赫数来定义无穷远处自由可压流 只有在密度符合理想气体规律情况下可以使用 区域足够大 Exhaust Fan出口风扇 模拟外部排气扇，给定一个压升和环境压力 假定排气扇无限薄，并且流体通过排气扇的压升是流体速度的函数 Outlet Vent 排风口 用指定的损失系数以及周围环境（排放处）压力与温度来定义一个出口风扇或者排风口 Intake Fan /气风扇 给定压力阶跃，流动方向和环境压力温度 假定进口风扇无限薄，且有不连续压升，压力升高量是通过风扇速度的函数 Inlet Vent 进风口 给定进口损失系数，流动方向和进口环境压力及温度。 通风压降正比于流体动压头和损失系数,壁面,壁面,用来分离流体和固体区域 在粘性流，无滑移条件下 切向流速等于壁面的速度 所有法向速度为零 可以指定剪应力 热边界条件 几个可用类型 壁面材料和厚度可以定义（细节问题将在热传导那课详细讨论） 壁面粗糙度将会在湍流中定义 基于当地流场结果计算壁面切向应力和热传导 在壁面边界上可以指定平移和转动速度,对称和轴边界,对称和轴边界,Symmetry Boundary对称边界 用来降低计算量 不需要输入参数 流场和几何结构必须对称 在对称平面上法向速度为零 所有法向变量的梯度为零 必须小心正确地定义对称边界位置 Axis Boundary轴边界 用于轴对称问题的中心线 不需要输入 必须与x轴正向相符合,axis,symmetry planes,周期边界,Rotationally periodic planes,周期边界,用来减少网格总数 流场和几何结构必须包括旋转或者平移周期 转动型周期 P = 0 通过周期平面. 旋转轴必须在流场区域中定义 平移型周期 P 在周期平面上是有限的. 模型符合完全发展的条件 定义每个周期的平均P 或者净质量流率 在GAMBIT中周期性边界定义是平移的,Translationally periodic planes,2D Tube Heat Exchanger,Flow,单元区域流体,单元区域流体,一个流体单元区域是由一系列单元体组成，求解同样的方程 需要选择流体材料 对多组分或者多相流动来说，材料没有显示出来，流体区域由相混合而成。 可以定义源项 质量，动量，能量，UDS，等等。 如果要模拟过渡流就将流体区域定义为laminar flow。 可以定义域为多孔介质 定义转动型周期流动的旋转轴 能够定义流体区域的运动,多孔介质条件,多孔介质条件,多孔区域是流体区域的特殊类型 在流体面板上激活Porous Zone 选项 流动中的压力损失通过用户输入阻力系数来确定 例如 Packed beds 河床 Filter papers 滤纸 Perforated plates 多孔板 Flow distributors 流量分配器 Tube banks 管束,单元区域固体,单元区域固体,固体区域是由一组只能热传导的单元组成 不满足任何流动方程 在没有对流发生的情况下，流体可以假设为固体 只需要在材料（固体）面板中输入材料名称 输入选项可以设置体积生热率（热源） 如果旋转型周期边界与固体区域相邻的话需要定义旋转轴 可以定义固体区域的运动,内部的面边界,内部的面边界,只定义在单元面上 内部面的厚度为零 这些内部面提供了改变流动属性的方法 用来实现各种物理模型包括： Fans 风扇 Ra