fluent边界条件

边界条件 Introductory FLUENT Training ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006定义边界条件 • 定义一个问题，并且能获得唯一的解，你必须在依靠 变量值的边界区域上给出边界条件 – 定义区域内的质量流量, 动量, 能量, 等等 • 定义边界条件包括: – 定义边界位置（比如：入口，壁面，对称面） – 提供边界信息 • 边界上必需的数据依赖边界条件类型和使用的物理模 型 • 你必须知道边界条件定义时需要那些信息，你确定边 界条件的位置的这些信息是否已知或能合理的近似 – 边界条件定义的不好将会对你的结果产生重大影响 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006 燃料 空气 燃烧墙 六面体盒子1 喷嘴 定位边界：举例 • 三种可能方式定位入口型 边界： 1 多个上游入口 • 能使用统一外形 • 混合的适当比例 • 没有预先混合的化学反 应模型 • 需要更多单元 2 喷嘴入口面 • 没有预先混合的化学反 应模型 • 需要精确数据外形 3 喷嘴出口面 • 预混合化学反应模型 • 需要精确外形 1 2 3 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006要领 • 要领 – 尽可能选择边界位置和形 状使流体或进或出的流动 • 不是必须的，但是会更利 于解的收敛 – 在边界法向方向上不该有 大的梯度 • 指出错误设置 – 减少边界附近的网格倾斜 • 否则将在计算中过早引入 误差 21 修改过的上压力边界确定流体进入区域 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006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，自由出流 – 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 • 内部面 – 风扇，内部，多孔跳跃，散热器，壁面 orifice plate plate-shadow outlet inlet wall ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006改变边界类型 • 区域和区域类型在前处理程序中已经定义了 • 改变特定区域的区域类型 – 在“区域”菜单中选择区域名 • 也可以在显示面板中右键选择边界区域 – 在“类型”菜单中选择新的区域类型 Define Boundary Conditions… ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006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 • 边界数据能够使用TUI命令读入和写出到一 个文件中/file/write-bc /file/read-bc • 边界条件也可以由UDF和轮廓文件来定义 • 轮廓文件可以这样产生： – 从另一个CFD仿真中写一个轮廓文件 – 用边界数据创造一个适当的格式化文本 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006速度入口 • 速度定义方法 – 大小，垂直于边界 – 三个分量 – 大小和方向 • 速度轮廓默认是统一的 • 打算用在不可压流上 – 根据给定的速度分布调节静压 – 流体总的（滞止）属性也会变化 – 在可压流上使用速度入口可能导 致无意义的结果 • 能够定义负的速度入口用来作为 “速度出口” – 你必须确保在多个入口的情况下 质量守恒能够满足 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006压力入口 • 总 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 压 – 定义能量来驱动流体 – 在可能发生回流的地方定义 双倍静表压 • 内部解决定回流方向 • 超音速/初始表压 – 当流动是超音速的时候才考 虑，亚音速时就忽略了 – 如果流动区域从这个边界开 始初始化的，那么这个压力 将被作为初始压力 • 总温（热标） – 对不可压流来说就是静温 • 入流方向 2 2 statictotal VPP ρ+=不可压流: 可压流: 12 absolute static absolute total M2 11 −⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+= k k kPP ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+= 2statictotal M2 11 kTT ??????????? http://www.e-works.net.cn Administrator 矩形 Administrator 矩形 Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006压力入口 压力入口需要输入表压 – 工作压力水平可能有时候会影响解的精确性（当压力波动相 对小的时候） – 设置操作压力 • 适合于可压和不可压流动 – 压力入口边界可用于从自由流动到滞止流动的过渡范围 – FLUENT 在入口处计算静压和速度 – 通过边界的质量流量依赖内部解算和所定义的流动方向 • 在外部流动或者不确定的流动可以作为“自由”边界 operatinggaugeabsolute PPP += Define Operating Conditions… ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006质量入口流动 • 必需的信息 – 质量流率或者质量流量 • 质量流率意味着统一的质量流量 • 质量流量能够用轮廓文件或者 UDF来定义 – 超音速/初始表压 • 当流动是当地超音速的时候考 虑，亚音速时就忽略了 – 如果流动区域从这个边界开始初始化 的，那么这个压力将被作为初始压力 • 总温（热标） – 对不可压流来说就是静温 – 方向定义方法 • 质量流动入口用于可压流；但是，也 可用于不可压流 – 总压随着质量流入变化而变化 – 比压力入口更难收敛 ??????????? http://www.e-works.net.cn Administrator 矩形 Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006 压力出口 • 必需的信息 – 表压（静压） • 也就是流动出口处的环境静压 • 径向压力平衡分布选项可用 • 在有回流发生的地方的总压是入流压力的两倍 – 回流量 • 在计算过程中或作为最终结果的一部分， 回流可能发生在压力出口 • 回流方向的确定方法 • 回流边界数据一定是对所有的输运变量进行设置的 • 提供真实的回流量能够降低收敛难度 • 对可压和不可压都适合 – 如果流动是当地超音速的话，出口处压力可以忽略 – 对外部或者不确定的流动可以当作 “自由”边界使用 • 对理想气体（可压）流动，无反射出口边界条件适用 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006自由出流 • 不需要压力或者速度信息 – 出口数据由内部外推得到 – 边界处使用了质量平衡修正 • 流动存在自由出流边界条件意味着边界处流动变量零法向的扩散 – 适合于出流流动充分发展的流动 • 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） • 不能和在整个流域内单独设置压力梯度联合使用 – 不能用于可变密度非定常流动 • 当迭代时出现回流收敛程度很差 – 如果预测最后结果会出现回流则不能使用 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006模拟多个出口边界 • 多种出口的流动可以使用压力出口或者自由出流边界 – 压力出口 – 自由出流: • 质量流率分数由流速权重决定 – FRW 默认设置为1 (暗示等于流率) • 通过出口之间的静压变化来调节流量分布 velocity-inlet (V, T0 ) OR pressure-inlet (p0 , T0 ) pressure-outlet (ps )2 pressure-outlet (ps )1 ∑= i i i im FRW FRW& velocity-inlet (V, T0 ) outflow (FRW2 ) outflow (FRW1 ) ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006其它入口/出口边界条件 • 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 • 目标质量流率压力出口选项（对多相流模式不适用） – 提供在压力出口确定质量流率的功能（通过设定常数或者UDF定义） – 在TUI中有迭代方式选项 • 排气扇/通风口 – 用于模拟具有指定压力跳跃/损失系数，流动方向，以及环境（通风 口处）压力和温度的排气扇/通风口 进风口/进风扇 – 用于模拟具有指定损失系数，流动方向，以及环境（入口处）压力 和温度的进风口/进风扇 • 在紊流模型那课将会讲到适合大涡和分离涡模态的入口边界条件 ??????????? http://www.e-works.net.cn Administrator 矩形 Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006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 – .剪切压力也能够指定 • 热边界条件 – 几个可用类型 – 一维方向或壳的热传的计算，导 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） • 对湍流问题可定义壁面粗糙度 – 壁面的剪切应力和热传导是基于 当地流场的 • 在壁面边界上可以指定平移和转动 速度 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006 对称和轴边界 • 对称边界 – 用来降低计算量 – 不需要任何输入 – 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 – 可以用来定义粘性流中的滑移壁面 • 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 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006 旋转周期平面 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 – 通过周期平面的ΔP = 0. – 旋转轴必须在流场区域中定义 • 平移型周期 – 在周期平面上ΔP是有限的. – 模拟流动完全发展的周期条件 – 定义每个周期的平均ΔP 或者净质量 流率 – 在GAMBIT中周期性边界定义是平 移的 平移周期平面 2D Tube Heat Exchanger Flow ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006单元区域－流体 • 流体区域是由求解控制方程时用的一系 列控制单元所组成 • 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。相反，流体区域由这些相混合而 成。 • 输入选项中允许定义源项 – 质量，动量，能量，自定义标量，等等。 • 如果试图模拟过渡流动就将流体区域定 义为层流区域。 • 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 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006多孔介质条件 • 多孔区域被当作流体区域中的特殊类型 – 在流体面板上激活Porous Zone 选项 – 流动中的压力损失由用户输入参数计算的阻力系数来决定 • 用来定义通过多孔介质和其它具有阻力的分布式流动 • For example,比如 – 河床 – 滤纸 – 多孔板 – 流量分配器 – 管束 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006单元区域－固体 • 固体区域是由一组专门用来计算热 传导问题的控制单元组成 – 不求解任何流动方程 – 被看作固体的材料可能实际上是流 体，但是它被假设为没有对流发生 • 只需要在材料（固体）面板中输入 材料名称 • 输入选项允许你设置测量体积生热 率（热源） • 如果在邻近固体单元内有旋转周期 边界的话就需要定义旋转轴 • 可以定义固体区域的运动 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006内部表面边界 • 内部表面边界仅定义在单元的表面 – 内部面的厚度为零 – 提供了流场性质的每一步变化 • 常用的物理模型包括： – 风扇 – 散热器 – 多孔跳跃模型 • 但多孔介质收敛性更好 – 内部壁面 ??????????? http://www.e-works.net.cn Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf • 区域是用来指定边界条件的 • 大多数的边界条件允许流体进出求解域 • 壁面条件用来分隔流体和固体区域 • 周期性边界用来减少计算量 • 内部的区域用来定义流体，固体，和多孔区域 以及热交换器模型 • 内部面边界提供了流体属性的每一步变化 ??????????? http://www.e-works.net.cn 边界条件 定义边界条件 定位边界：举例 要领 可用边界类型 改变边界类型 设置边界条件数据 速度入口 压力入口 压力入口 质量入口流动 压力出口 自由出流 模拟多个出口边界 其它入口/出口边界条件 壁面 �对称和轴边界 周期边界 单元区域－流体 多孔介质条件 单元区域－固体 内部表面边界 总结