《FLUENT进行流体动力学分析时分析边界条件的种类及应用要点》由会员分享,可在线阅读,更多相关《FLUENT进行流体动力学分析时分析边界条件的种类及应用要点(2页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、FLUENT进行流体动力学分析时,分析边界条件的种类及应用要点。答:FLUENT 软件提供了十余种类型的进、出口边界条件,分别如下:(1) 速度入口 (velocity-inlet):给出入口边界上的速度。给定入口边界上的速度及其他相关标量值。该边界条件适用于不可压速流动问题,对可压缩问题不适合,否则该入口边界条件会使入口处的总温或总压有一定的波动。(2) 压力入口 (pressure-inlet):给出入口边界上的总压。压力入口边界条件通常用于流体在入口处的压力为已知的情形,对计算可压和不可压问题都适合。压力进口边界条件通常用于进口流量或流动速度为未知的流动。压力入口条件还可以用于处理自由边
2、界问题。(3) 质量入口 (mess-flow-inlet):给出入口边界上的质量流量。质量入口边界条件主要用于可压缩流动;对于不可压缩流动,由于密度是常数,可以用速度入口条件。质量入口条件包括两种:质量流量和质量通量。质量流量是单位时间内通过进口总面积的质量。质量通量是单位时间单位面积内通过的质量。如果是二维轴对称问题,质量流量是单位时间内通过2弧度的质量,而质量通量是通过单位时间内通过1 弧度的质量。(4) 压力出口 (pressure-outlet):给定流动出口边界上的静压。对于有回流的出口,该边界条件比outflow 边界条件更容易收敛。给定出口边界上的静压强(表压强)。该边界条件只
3、能用于模拟亚音速流动。如果当地速度已经超过音速,该压力在计算过程中就不采用了。压力根据内部流动计算结果给定。其他量都是根据内部流动外推出边界条件。该边界条件可以处理出口有回流问题,合理的给定出口回流条件,有利于解决有回流出口问题的收敛困难问题。(5) 无穷远压力边界 (pressure-far-field):该边界条件用于可压缩流动。如果知道来流的静压和马赫数,FLUENT 提供了无穷远压力边界条件来模拟该类问题。该边界条件适用于用理想气体定律计算密度的问题。为了满足无穷远压力边界条件,需要把边界放到我们关心区域足够远的地方。(6) 自由出流 (outflow):对于出流边界上的压力或速度均为
4、未知的情形,可以选择自由出流边界条件。这类边界条件的特点是不需要给定出口条件(除非是计算分离质量流、辐射换热或者包括颗粒稀疏相问题)。出口条件都是通过FLUENT 内部计算得到。但并不是所有问题都适合,如下列情况,就不能用出流边界条件:包含压力进口条件;可压缩流动问题;有密度变化的非稳定流动问题(即使是不可压缩流动)。(7) 进口通风 (inlet vent):进口通风边界条件需要给定入口损失系数、流动方向和进口环境总压和总温。对于进口通风模型,假定进口风扇无限薄,通风压降正比于流体动压头和用户提供的损失系数。(8) 进口风扇 (intake fan):进口风扇边界条件需要给定压降、流动方向和
5、环境总压和总温。假定进口风扇无限薄,并且有不连续的压力升高,压力升高量是通过风扇速度的函数。如果是反向流动,风扇可以看成是通风出口,并且损失系数为1。压力阶跃可以是常数,或者是流动方向垂直方向上速度分量的函数形式。(9) 出口通风 (outlet vent)。出口通风边界条件用于模拟出口通风情况,并给定一个损失系数以及环境(出口)压力和温度。排出风扇给定损失系数和环境静压和静温。(10) 排气扇 (exhaust fan):排风扇给定压降,环境静压。排气扇边界条件用于模拟外部排气扇,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。(11) 对称边界(symm
6、etry):对称边界条件适用于流动及传热场是对称的情形。在对称轴或者对称平面(如图1-10-5)上,既无质量的交换,也无热量等其他物理量的交换,因此垂直于对称轴或者对称平面的速度分量为零。在对称轴或者对称平面上,所有物理量在其垂直方向上的梯度为零。因此在对称边界上,垂直于边界的速度分量为零,任何量的梯度也为零。(12) 周期性边界(periodic)如果我们关心的流动,其几何边界,流动和换热是周期性重复的,那么可以采用周期性边界条件。FLUENT 提供了两种类型:一类是流体经过周期性重复后没有压降(cyclic);另外一类有压降(periodic)。(13) 固壁边界(wall)对于黏性流动问题,FLUENT 默认设置是壁面无滑移条件。对于壁面有平移运动或者旋转运动时,可以指定壁面切向速度分量,也可以给出壁面切应力从而模拟壁面滑移。根据流动情况,可以计算壁面切应力和与流体换热情况。壁面热边界条件包括固定热通量、固定温度、对流换热系数、外部辐射换热、外部辐射换热与对流换热等。