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2017-01-16 by:CAE仿真在线 来源:互联网
边界条件的分类
(1) 流体进出口条件:压强入口、速度入口、质量入口、吸气风扇、入口通风、压强出口、压强远场、出口流动、出口通风和排气风扇。
(2) 壁面条件:固壁条件、对称轴条件和周期性边界条件。
(3) 内部单元分区:流体分区和固体分区。
(4) 内面边界条件:风扇、散热器、多孔介质阶跃。
Fluent的入口和出口边界包括下列几种形式
(1) 速度入口:在入口边界给定速度和其他标量值的属性。速度入口条件仅适用于不可压流。并且不要让速度入口条件过于靠近入口内侧的固体障碍物。
(2) 压强入口:在入口边界给定总压和其他标量值的属性。可压和不可压都适用。
(3) 质量流入口条件:在计算可压缩流时,给出入口处的质量流量。不可压缩的不需要给。如果流场在入口处的主要流动特征是质量流量保持不变,则应适合采用质量流入口条件。但是,流场入口处的总压变化将直接影响计算的稳定性,所以在计算的过程中应该尽量避免在流场的入口处使用质量流条件。如果入口流动是超音速流动,或者计算是基于压强入口边界条件进行的,则需要在Supersonic/Initial Gauge Pressure中输入静压的数值(流场中实际静压值应该等于操作压强与输入静压之和)。
(4) 压强出口条件:用于在流场出口给定静压和其他标量变量的值。
(5) 压强远场条件:就是给定无限远处的压强条件,主要设置项目为自由流马赫数和静参数条件。采用压强远场边界条件要求密度用理想气体假设计算,为了满足“无限远”要求,计算边界需要距离物体相隔具有足够远的距离,要求远场边界距离模型约20倍的弦长左右。这种类型的边界条件适用于可压缩流计算。
(6) 出流边界条件:若是在计算完成前无法确定压强和速度的时候,就用出流边界条件。这种边界条件适用于充分发展的流场。除非计算中包含辐射换热、弥散相等问题,在出流边界上不需要定义任何参数,Fluent用流场内部变量通过插值得到出流边界上的变量值。
在以下情况不适合采用出流边界条件:
a) 如果计算中使用了压强入口条件,应该同时使用压强出口条件
b) 流场是可压流
c) 在非定常计算中,如果密度是变化的,则不适合用出流边界条件
只有在确信出口边界的流动与充分发展流动的假设偏离不大的时候,才能会用出流边界条件。
在出流边界存在很大的法向梯度,或者回流时不应该使用出流边界条件。在Fluent软件中可以使用多个出流边界条件,并且定义每个边界上出流的比率。默认设置中,所有出流边界的流量权重为1。如果出流边界只有一个,或者每个边界的出流量是均匀分布的,那么就不需要修改这个选项。
(7)壁面边界条件
Fluent默认的是不不滑移边界条件,要是壁面有平移或者旋转时,也可以定义一个切向速度分量作为边界条件。
在热交换计算中首先需要输入热力学边界条件(在wall的thermal选项卡当中)
●热通量边界条件:若热通量设置为0,就是假定壁面为绝热壁。
●温度边界条件:如果边界上的温度为固定值,则可以选择输入温度边界条件。
●对流交换边界条件
●外部辐射边界条件:当计算当中需要考虑外界对流场的辐射的时候使用。
●对流雨外部辐射混合的边界条件
●薄壁热阻边界条件:在默认设置中,壁面厚度等于0。但是也可以在计算域之间定义一个带厚度的薄层。(就是说壁面可以由厚度)
●双侧壁面的热力学边界条件:如果壁面两侧均为计算域,就成为双侧壁面。
在移动、转动壁面计算中的壁面运动条件。可以用壁面的平移或转动的速度或速度的分量进行定义。
●移动壁面条件中不能设定壁面的法向运动。
●定义相对或者绝对速度。如果壁面附近的网格是移动网格,则可以选择用相对速度的方式定义壁面运动,即取移动网格为参考系定义网格的运动速度。(选择Relative to Adjacent Cell Zone单选按钮)
滑移壁面中的剪切力条件
●No Slip
●指定剪应力条件:选择Specified Shear然后输入剪切力的三个分量。
●Marangoni应力条件:对于所有的移动壁面,只能设定无滑移条件,其他类型的剪切条件仅仅适用于静止壁面。
湍流计算中的壁面粗糙度:湍流粗糙度对流动阻力和传热、传质都有影响,在计算中可以通过加入粗糙度影响的方式对壁面律做出修正。
组元计算中的组元边界条件:在默认设置当中,除了参与壁面反应的组元,所有组元在壁面附近的梯度为0。
(8)对称边界条件
这种边界条件也可以用来定义粘性流动中的零剪应力滑移壁面。在对称边界上不需要设定任何边界条件,但是必须正确定义对称边界的位置。
对称边界条件总结如下:
●对称面上法向速度为0
●对称面上法相梯度为0
因此,对称面的含义就是零通量。
(9)流体条件
流体区域是网格单元的集合,所有需要求解的方程都要在流体区域上被求解。流体区域上需要输入的唯一信息是流体的材料性质。
(10)固体条件
固体区域是这样一类网格集合,在这个区域上只有热传导问题被求解。
(11)多孔介质条件
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