fluent邊界條件二

1、周期性邊界條件周期性邊界條件用來解決,物理模型和所期待的流動(dòng)的流動(dòng)/熱解具有周期性重復(fù)的特點(diǎn).FLUENT提供了兩種類型的周期性邊界條件.第一種類型不允許通過周期性平面具有壓降對(duì)于FLUENT4用戶來說：這一類型的周期性邊界是指FLUENT4中的圓柱形邊界.第二種類型允許通過平移周期性邊界具有壓降,它是你能夠模擬完全開展的周期性流動(dòng)在FLUENT4中是周期性邊界.本節(jié)討論了無壓降的周期性邊界條件.在周期性流動(dòng)和熱傳導(dǎo)一節(jié)中,完全開展的周期性模擬水平得到了詳盡的描述.周期性邊界的例子卜圖是周期周期性邊界條件用于模擬通過計(jì)算模型內(nèi)的兩個(gè)相反平面的流動(dòng)是相同的情況.性邊界條件的典型應(yīng)用. 在這些例子

2、中,通過周期性平面進(jìn)入計(jì)算模型的流動(dòng)和通過相反的 周期性平面流出流場(chǎng)的流動(dòng)是相同的.正如這些例子所示,周期性平面通常是成對(duì)使用的.Figure 1:在圓柱容器中使用周期性邊界定義渦流周期性邊界的輸入對(duì)于沒有任何壓降的周期性邊界,你只需要輸入一個(gè)東西, 那就是你的所模擬的幾何外形是旋轉(zhuǎn)性周期還是平移性周期.對(duì)于有周期性壓降的周期流還要輸入其它的東西,請(qǐng)參閱周本節(jié)中的圖一就是 卜面兩圖是平移性周期性流動(dòng)和熱傳導(dǎo)一節(jié). 旋轉(zhuǎn)性周期邊界是指關(guān)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱幾何外形中線形成了一個(gè)包括的角度. 旋轉(zhuǎn)性周期.平移性周期邊界是指在直線幾何外形內(nèi)形成周期性邊界. 期邊界：Figure 1:物理區(qū)域periodic

3、boimJaryperitidjc b*)iuitiaryFigure 2:所模擬的區(qū)域?qū)τ谥芷谛赃吔?你需要在周期性面板以下圖中指定平移性邊界還是旋轉(zhuǎn)性邊界,該面板 是從設(shè)定邊界條件菜單中翻開的.PeriodicFigure 3:周期性面板對(duì)于耦合解算器,周期性面板中將會(huì)有附加的選項(xiàng),這一選項(xiàng)允許你指定壓力跳躍,詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱周期性流動(dòng)和熱傳導(dǎo)一節(jié).如果區(qū)域是旋轉(zhuǎn)性區(qū)域,請(qǐng)選擇旋轉(zhuǎn)性區(qū)域類型.如果是平移性就選擇平移性區(qū)域類型.對(duì)于旋轉(zhuǎn)性區(qū)域,解算器會(huì)自動(dòng)計(jì)算通過周期性區(qū)域的旋轉(zhuǎn)角度.旋轉(zhuǎn)軸是為鄰近單元指定的旋轉(zhuǎn)軸.注意：對(duì)于使用旋轉(zhuǎn)周期性邊界來說,你不必指定鄰近單元區(qū)域?yàn)橐苿?dòng)的.例如,你能夠

4、使用具有管的平切片的非旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系來模擬三維管流,管的切片需要具有旋轉(zhuǎn)性周期.你可以使用 Grid/Check菜單項(xiàng)選擇項(xiàng)參閱檢查網(wǎng)格一節(jié)來計(jì)算和顯示周期性邊界所有外表 的旋轉(zhuǎn)角度的最大值、最小值和平均值.如果最大值、最小值和平均值之間的差異可以忽略 那么網(wǎng)格有一個(gè)問題：對(duì)于指定軸來說網(wǎng)格幾何外形不是周期性的.周期性邊界的默認(rèn)設(shè)定默認(rèn)為平移周期性邊界條件周期性邊界的計(jì)算程序FLUENT在周期性邊界處理流動(dòng)就像反向周期性平面是和前面的周期性邊界直接相鄰一樣, 因此,當(dāng)計(jì)算流過鄰近流體單元的周期性邊界時(shí),就會(huì)使用與反向周期性平面相鄰的流體單元的流動(dòng)條件.軸邊界的計(jì)算程序 軸邊界條件軸邊界類型必須使用

5、在對(duì)稱幾何外形的中線處見以下圖.它也可以用在圓柱兩極的四邊形和六面體網(wǎng)格的中線上比方：像FLUENT4之類的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成代碼所產(chǎn)生的網(wǎng)格.在軸邊界處,你不必定義任何邊界條件.Figure 1:在軸對(duì)稱幾何外形的中線處軸邊界條件的使用軸邊界的計(jì)算程序要確定軸上特定點(diǎn)白適當(dāng)物理值,FLUENT使用鄰近單元中的單元值.流體條件流體區(qū)域是一組所有現(xiàn)行的方程都被解出的單元.對(duì)于流體區(qū)域只需要輸入流體材料類型.你必須指明流體區(qū)域內(nèi)包含哪種材料,以便于使用適當(dāng)?shù)牟牧蠈傩?如果你模擬組分輸運(yùn)或者燃燒, 你就不必在這里選擇材料屬性, 當(dāng)你激活模型時(shí),組分 模型面板中會(huì)指定混合材料. 相似地,對(duì)于多相流動(dòng)你也不必

6、指定材料屬性,當(dāng)你在多相流模型面板中激活模型時(shí),你會(huì)選擇它們.可選擇的輸入允許你設(shè)定熱、質(zhì)量、動(dòng)量、湍流、組分以及其它標(biāo)量屬性的源項(xiàng).你也 可以為流體區(qū)域定義運(yùn)動(dòng).如果鄰近流體區(qū)域內(nèi)具有旋轉(zhuǎn)周期性邊界,你就需要指定旋轉(zhuǎn)軸.如果你使用k-e模型或者Spalart-Allmaras模型來模擬湍流,你可以選擇定義流體區(qū)域?yàn)閷?流區(qū)域.如果彳用DO模型模擬輻射,你可以指定流體是否參加輻射.對(duì)于多孔區(qū)域的信息, 請(qǐng)參閱多孔介質(zhì)條件一節(jié).流體區(qū)域的輸入在流體面板中以下圖,你需要設(shè)定所有的流體條件,該面板是從設(shè)定邊界條件菜單中翻開 的.Fluid2one Namtfluid-12Material llame

7、 stirVSource T,mi,Luninar ZoneOK Cancel HelpFigure 1:流體面板定義流體材料要定義流體區(qū)域內(nèi)包含的材料,請(qǐng)?jiān)诓牧厦窒吕斜碇羞x擇適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng).這一列表中會(huì)包含所有已經(jīng)在使用材料面板中定義的流體材料或者從材料數(shù)據(jù)庫(kù)中加載.如果你模擬組分輸運(yùn)或者多相流,在流體面板的下拉列表中不會(huì)出現(xiàn)材料名.對(duì)于組分計(jì)算,所有流體區(qū)域的混合材料將會(huì)是你在組分模型面板中所指定的材料.對(duì)于多相流,所有流體區(qū)域的材料將會(huì)是你在多相流模型面板中所指定的材料.定義源項(xiàng)如果你希望在流體區(qū)域內(nèi)定義熱、質(zhì)量、動(dòng)量、湍流、組分以及其它標(biāo)量屬性的源項(xiàng),你可 以激活源項(xiàng)選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn).詳情請(qǐng)

8、參閱定義質(zhì)量、動(dòng)量、能量和其它源項(xiàng)一節(jié).指定層流區(qū)域如果你使用k-e模型或者Spalart-Allmaras模型來模擬湍流,在指定的流體區(qū)域關(guān)掉湍流模 擬是可能的即：使湍流生成和湍流粘性無效,但是湍流性質(zhì)的輸運(yùn)仍然保持.如果你知道在某一區(qū)域流動(dòng)是層流這一功能是很有用的.比方說：如果你知道機(jī)翼上的轉(zhuǎn)唳點(diǎn)的位置,你可以在層流單元區(qū)域邊界和湍流區(qū)域邊界創(chuàng)立一個(gè)層流/湍流過渡邊界.這一功能允許你模擬機(jī)翼上的湍流過渡.要在流體區(qū)域內(nèi)取消湍流模擬,請(qǐng)?jiān)诹黧w面板中翻開層流區(qū)域選項(xiàng).指定旋轉(zhuǎn)軸如果鄰近流體區(qū)域存在旋轉(zhuǎn)性周期邊界,或者區(qū)域是旋轉(zhuǎn)的,你必須指定旋轉(zhuǎn)軸.要定義旋轉(zhuǎn)軸,請(qǐng)?jiān)O(shè)定旋轉(zhuǎn)軸方向和起點(diǎn). 這個(gè)軸

9、和任何鄰近壁面區(qū)域或任何其它單元區(qū)域所使 用的旋轉(zhuǎn)軸是獨(dú)立的.對(duì)于三維問題,旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)是從旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)中輸入的起點(diǎn),方向?yàn)樾D(zhuǎn)軸方向選項(xiàng)中輸入的方向.對(duì)于二維非軸對(duì)稱問題,你只需要指定旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn),方向就是通過指定點(diǎn)的z方向.z向是垂直于幾何外形平面的,這樣才能保證旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)在該平面內(nèi)c對(duì)于二維軸對(duì)稱問題,你不必定義軸,旋轉(zhuǎn)通常就是關(guān)于x軸的,起點(diǎn)為0,0.定義區(qū)域運(yùn)動(dòng)對(duì)于旋轉(zhuǎn)和平移坐標(biāo)系要定義移動(dòng)區(qū)域,請(qǐng)?jiān)谶\(yùn)動(dòng)類型下菜單如果你用滾動(dòng)條向右滾動(dòng)到旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)和方向,就是可見的了中選擇運(yùn)動(dòng)參考坐標(biāo)系.然后在面板的擴(kuò)展局部設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù).要對(duì)移動(dòng)或者滑移網(wǎng)格定義移動(dòng)區(qū)域,在移動(dòng)類型下拉列表中選擇移動(dòng)網(wǎng)格,

10、然后在擴(kuò)展面板中設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù).詳情請(qǐng)參閱滑動(dòng)網(wǎng)格.對(duì)于包括線性、平移運(yùn)動(dòng)的流體區(qū)域問題,通過設(shè)定X, Y,和Z分量來指定平移速度.對(duì)于包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的問題,在旋轉(zhuǎn)速度中指定旋轉(zhuǎn)速度.旋轉(zhuǎn)軸的定義請(qǐng)參閱指定旋轉(zhuǎn)軸一節(jié).關(guān)于在移動(dòng)參考系中模擬流動(dòng)的詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱移動(dòng)區(qū)域的流動(dòng)一節(jié).定義輻射參數(shù)如果你使用DO輻射模型,你可以用參加輻射選項(xiàng)指定流體區(qū)域是否參加輻射的計(jì)算.詳情請(qǐng)參閱輻射邊界條件一節(jié).固體條件固體區(qū)域是僅用來解決熱傳導(dǎo)問題的一組區(qū)域.作為固體處理的材料可能事實(shí)上是流體,是假定其中沒有對(duì)流發(fā)生. 固體區(qū)域僅需要輸入材料類型.你必須說明固體區(qū)域包含哪種材料,以便于計(jì)算是使用適當(dāng)?shù)牟牧?可選擇

11、的輸入允許你設(shè)定體積熱生成速度熱源.你也可以定義固體區(qū)域的運(yùn)動(dòng).如果在鄰近的固體單元內(nèi)有旋轉(zhuǎn)性周期邊界,你就需要指定旋轉(zhuǎn)軸.如果你模擬 DO輻射模型,你可以指定固體材料是否參加輻射的計(jì)算.固體區(qū)域的輸入流體區(qū)域的輸入在固體面板中以下圖,你需要設(shè)定所有的固體條件,該面板是從設(shè)定邊界條件菜單中翻開 的.SolitlRotation-Axis OriginRotation-Axis DirectionMotion Staiionjiry0£ Cancel Hei PLIFigure 1:固體面板定義流體材料要定義固體區(qū)域內(nèi)包含的材料,請(qǐng)?jiān)诓牧厦窒吕斜碇羞x擇適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng).這一列表中會(huì)包含所

12、有已經(jīng)在使用材料面板中定義的固體材料或者從材料數(shù)據(jù)庫(kù)中加載.定義熱源如果你希望在固體區(qū)域內(nèi)定義熱源項(xiàng),你可以激活源項(xiàng)選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn).詳情請(qǐng)參閱定義質(zhì)量、 動(dòng)量、能量和其它源項(xiàng)一節(jié).指定旋轉(zhuǎn)軸 如果鄰近固體區(qū)域存在旋轉(zhuǎn)性周期邊界,或者區(qū)域是旋轉(zhuǎn)的,你必須指定旋轉(zhuǎn)軸.要定義旋轉(zhuǎn)軸,請(qǐng)?jiān)O(shè)定旋轉(zhuǎn)軸方向和起點(diǎn).這個(gè)軸和任何鄰近壁面區(qū)域或任何其它單元區(qū)域所使用的旋轉(zhuǎn)軸是獨(dú)立的. 對(duì)于三維問題,旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)是從旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)中輸入的起點(diǎn),方向?yàn)樾D(zhuǎn)軸方向選項(xiàng)中輸入的方向.對(duì)于二維非軸對(duì)稱問題,你只需要指定旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn),方向就是通過指定點(diǎn)的z方向.z向是垂直于幾何外形平面的,這樣才能保證旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)在該平面內(nèi)對(duì)于二維軸對(duì)稱問

13、題,你不必定義軸,旋轉(zhuǎn)通常就是關(guān)于x軸的,起點(diǎn)為0,0.定義區(qū)域運(yùn)動(dòng)對(duì)于旋轉(zhuǎn)和平移坐標(biāo)系要定義移動(dòng)區(qū)域,請(qǐng)?jiān)谶\(yùn)動(dòng)類型下菜單如果你用滾動(dòng)條向右滾動(dòng)到旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)和方向,就是可見的了中選擇運(yùn)動(dòng)參考坐標(biāo)系.然后在面板的擴(kuò)展局部設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù).要對(duì)移動(dòng)或者滑移網(wǎng)格定義移動(dòng)區(qū)域,在移動(dòng)類型下拉列表中選擇移動(dòng)網(wǎng)格,然后在擴(kuò)展面板中設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù).詳情請(qǐng)參閱滑動(dòng)網(wǎng)格.對(duì)于包括線性、平移運(yùn)動(dòng)的流體? ? ?原文是流體,按理說應(yīng)該是固體區(qū)域問題,通過 設(shè)定X, Y ,和Z分量來指定平移速度.對(duì)于包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的問題,在旋轉(zhuǎn)速度中指定旋轉(zhuǎn)速 度.旋轉(zhuǎn)軸的定義請(qǐng)參閱指定旋轉(zhuǎn)軸一節(jié).關(guān)于在移動(dòng)參考系中模擬流動(dòng)的詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)

14、參閱移動(dòng)區(qū)域的流動(dòng)一節(jié).定義輻射參數(shù)如果你使用DO輻射模型,你可以用參加輻射選項(xiàng)指定固體區(qū)域是否參加輻射的計(jì)算. 詳情請(qǐng)參閱輻射邊界條件一節(jié).多孔介質(zhì)條件多孔介質(zhì)模型可以應(yīng)用于很多問題,如通過充滿介質(zhì)的流動(dòng)、通過過濾紙、穿孔圓盤、 流量分配器以及管道堆的流動(dòng).當(dāng)你使用這一模型時(shí),你就定義了一個(gè)具有多孔介質(zhì)的單元區(qū)域,而且流動(dòng)的壓力損失由多孔介質(zhì)的動(dòng)量方程中所輸入的內(nèi)容來決定.通過介質(zhì)的熱傳導(dǎo)問題也可以得到描述, 它服從介質(zhì)和流體流動(dòng)之間的熱平衡假設(shè),具體內(nèi)容可以參考多孔介質(zhì)中能量方程的處理一節(jié).多孔介質(zhì)的一維化簡(jiǎn)模型,被稱為多孔跳躍,可用于模擬具有速度/壓降特征的薄膜.多孔跳躍模型應(yīng)用于外表區(qū)

15、域而不是單元區(qū)域,并且在盡可能的情況下被使用而不是完全的多孔介質(zhì)模型,這是由于它具有更好的魯棒性,并具有更好的收斂性.詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng) 參閱多孔跳躍邊界條件.多孔介質(zhì)模型的限制如下面各節(jié)所述,多孔介質(zhì)模型結(jié)合模型區(qū)域所具有的阻力的經(jīng)驗(yàn)公式被定義為“多 孔.事實(shí)上多孔介質(zhì)不過是在動(dòng)量方程中具有了附加的動(dòng)量損失而已.因此,下面模型的 限制就可以很容易的理解了.流體通過介質(zhì)時(shí)不會(huì)加速,由于事實(shí)上出現(xiàn)的體積的阻塞并沒有在模型中出現(xiàn).這對(duì)于過渡流是有很大的影響的,由于它意味著FLUENT不會(huì)正確的描述通過介質(zhì)的過渡時(shí)間.多孔介質(zhì)對(duì)于湍流的影響只是近似的.詳細(xì)內(nèi)容可以參閱湍流多孔介質(zhì)的處理一節(jié).多孔介質(zhì)的動(dòng)量方

16、程 多孔介質(zhì)的動(dòng)量方程具有附加的動(dòng)量源項(xiàng).源項(xiàng)由兩局部組成,一局部是粘性損失項(xiàng) (Darcy),另一個(gè)是內(nèi)部損失項(xiàng)：Cijvj vj3Dj Vj j i其中S_i是i向(x, y, or z)動(dòng)量源項(xiàng),D和C是規(guī)定的矩陣.在多孔介質(zhì)單元中,動(dòng)量損 失對(duì)于壓力梯度有奉獻(xiàn),壓降和流體速度(或速度方陣)成比例.對(duì)于簡(jiǎn)單的均勻多孔介質(zhì)：cC 1S Vi C2 2 Vj Vj其中a是滲透性,C_2時(shí)內(nèi)部阻力因子,簡(jiǎn)單的指定D和C分別為對(duì)角陣1/a和C_2其它項(xiàng)為零.FLUENT還允許模擬的源項(xiàng)為速度的哥率：C1C1 1S C°VjC0VVi其中C_0和C_1為自定義經(jīng)驗(yàn)系數(shù).注意：在哥律模型中

17、,壓降是各向同性的,C_0的單位為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位.C_2可以考慮為零.忽略對(duì)流加速多孔介質(zhì)的Darcy定律 通過多孔介質(zhì)的層流流動(dòng)中,壓降和速度成比例,常數(shù)以及擴(kuò)散,多孔介質(zhì)模型簡(jiǎn)化為Darcy定律：P 一在多孔介質(zhì)區(qū)域三個(gè)坐標(biāo)方向的壓降為：3Px一Vj nxj 1 xj3Py一Vj nyj 1 yj 3Pz一Vj nzj 1 zj其中1/a_ij為多孔介質(zhì)動(dòng)量方程 1中矩陣D的元素v為三個(gè)方向上的分速度,D n_x、 Dn_y、以及D n_z為三個(gè)方向上的介質(zhì)厚度.在這里介質(zhì)厚度其實(shí)就是模型區(qū)域內(nèi)的多孔區(qū)域的厚度.因此如果模型的厚度和實(shí)際厚度不同,你必須調(diào)節(jié)1/a_ij的輸入.多孔介質(zhì)的內(nèi)部損

18、失在高速流動(dòng)中,多孔介質(zhì)動(dòng)量方程1中的常數(shù)C_2提供了多孔介質(zhì)內(nèi)部損失的矯正.這一常數(shù)可以看成沿著流動(dòng)方向每一單位長(zhǎng)度的損失系數(shù),因此允許壓降指定為動(dòng)壓頭的函如果你模擬的是穿孔板或者管道堆,有時(shí)你可以消除滲透項(xiàng)而只是用內(nèi)部損失項(xiàng),從而得到卜面的多孔介質(zhì)簡(jiǎn)化方程:Xi3C2ij j 1Vj v寫成坐標(biāo)形式為:Px3C2xj11nx V,Vx2 jPyC2yj j 11 nx2Vj VPz3C2zj j 11 nx2Vj V多孔介質(zhì)中能量方程的處理對(duì)于多孔介質(zhì)流動(dòng),FLUENT仍然解標(biāo)準(zhǔn)能量輸運(yùn)方程,只是修改了傳導(dǎo)流量和過度項(xiàng). 在多孔介質(zhì)中,傳導(dǎo)流量使用有效傳導(dǎo)系數(shù),過渡項(xiàng)包括了介質(zhì)固體區(qū)域的熱

19、慣量：shs一fUihf xik-Tkeffxi 為xij hjJjDpDtSsh工 QhikSfxk其中：h_f=流體的次含h_s=固體介質(zhì)的烙f=介質(zhì)的多孔性k_eff=介質(zhì)的有效熱傳導(dǎo)系數(shù)SAh_f=流體焰的源項(xiàng)SAh s=固體焰的源項(xiàng)多孔介質(zhì)的有效傳導(dǎo)率多孔區(qū)域的有效熱傳導(dǎo)率k_eff是由流體的熱傳導(dǎo)率和固體的熱傳導(dǎo)率的體積平均值計(jì)算得到：keff k f 1ks其中:f=介質(zhì)的多孔性k_f=流體狀態(tài)熱傳導(dǎo)率包括湍流的奉獻(xiàn)k_tk_s=固體介質(zhì)熱傳導(dǎo)率如果得不到簡(jiǎn)單的體積平均,可能是由于介質(zhì)幾何外形的影響.有效傳導(dǎo)率可以用自定義函數(shù)來計(jì)算.然而,在所有的算例中,有效傳導(dǎo)率被看成介質(zhì)的各

20、向同性性質(zhì).多孔介質(zhì)中的湍流處理在多孔介質(zhì)中,默認(rèn)的情況下FLUENT會(huì)解湍流量的標(biāo)準(zhǔn)守恒防城.因此,在這種默認(rèn)的方法中,介質(zhì)中的湍流被這樣處理：固體介質(zhì)對(duì)湍流的生成和耗散速度沒有影響.如果介質(zhì)的滲透性足夠大, 而且介質(zhì)的幾何尺度和湍流渦的尺度沒有相互作用,這樣的假設(shè)是合情合理的.但是在其它的一些例子中,你會(huì)壓制了介質(zhì)中湍流的影響. 如果你使用k-e模型或者Spalart-Allmaras模型,你如果設(shè)定湍流對(duì)粘性的奉獻(xiàn)m_t為零,你可能會(huì)壓制了湍流對(duì)介質(zhì)的影響.當(dāng)你選擇這一選項(xiàng)時(shí),FLUENT會(huì)將入口湍流的性質(zhì)傳輸?shù)浇橘|(zhì)中,但是它對(duì)流動(dòng)混合和動(dòng)量的影響被忽略了.除此之外,在介質(zhì)中湍流的生成也

21、被設(shè)定為零.要實(shí)現(xiàn)這一解策略,請(qǐng)?jiān)诹黧w面板中翻開層流選項(xiàng).激活這個(gè)選項(xiàng)就意味著多孔介質(zhì)中的 m_t為零,湍流的生成也為零.如果去掉該選項(xiàng)默認(rèn)那么意味著多孔介 質(zhì)中的湍流會(huì)像大體積流體流動(dòng)一樣被計(jì)算.概述模擬多孔介質(zhì)流動(dòng)時(shí),對(duì)于問題設(shè)定需要的附加輸入如下：1 , 定義多孔區(qū)域2 .確定流過多孔區(qū)域的流體材料3,設(shè)定粘性系數(shù)多孔介質(zhì)動(dòng)量方程3中的1/a_ij以及內(nèi)部阻力系數(shù)多孔介質(zhì)動(dòng)量方程3中的C_2_ij ,并定義應(yīng)用它們的方向矢量.備率模型的系數(shù)也可以選擇指定.4,定義多孔介質(zhì)包含的材料屬性和多孔性5 .設(shè)定多孔區(qū)域的固體局部的體積熱生成速度或任何其它源項(xiàng),如質(zhì)量、動(dòng)量此項(xiàng)可選.6 .如果適宜

22、的話,限制多孔區(qū)域的湍流粘性.7 .如果相關(guān)的話,指定旋轉(zhuǎn)軸和 /或區(qū)域運(yùn)動(dòng).在定義粘性和內(nèi)部阻力系數(shù)中描述了決定阻力系數(shù)和/或滲透性的方法.如果你使用多孔動(dòng)量源項(xiàng)的哥律近似,你需要輸入多孔介質(zhì)動(dòng)量方程5中的C_0和C_1來取代阻力系數(shù)和流動(dòng)方向.在流體面板中以下圖你需要設(shè)定多孔介質(zhì)的所有參數(shù),該面板是從邊界條件菜單中翻開的詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱邊界條件的設(shè)定一節(jié)Figure 1:多孔區(qū)域的流體面板定義多孔區(qū)域正如定義邊界條件概述中所提到的,多孔區(qū)域是作為特定類型的流體區(qū)域來模擬的.亞說明流體區(qū)域是多孔區(qū)域,請(qǐng)?jiān)诹黧w面板中激活多孔區(qū)域選項(xiàng).面板會(huì)自動(dòng)擴(kuò)展到多孔介質(zhì)輸入狀態(tài).定義穿越多孔介質(zhì)的流體在材料

23、名字下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)牧黧w就可以定義通過多孔介質(zhì)的流體了.如果你模擬組分輸運(yùn)或者多相流, 流體面板中就不會(huì)出現(xiàn)材料名字下拉菜單了.對(duì)于組分計(jì)算,所有流體和/或多孔區(qū)域的混合材料就是你在組分模型面板中指定的材料.對(duì)于多相流模型,所 有流體和/或多孔區(qū)域的混合材料就是你在多相流模型面板中指定的材料.定義粘性和內(nèi)部阻力系數(shù)粘性和內(nèi)部阻力系數(shù)以相同的方式定義.使用笛卡爾坐標(biāo)系定義系數(shù)的根本方法是在二維問題中定義一個(gè)方向矢量,在三維問題中定義兩個(gè)方向矢量,然后在每個(gè)方向上指定粘性和/或阻力系數(shù).在二維問題中第二個(gè)方向沒有明確定義,它是垂直于指定的方向矢量和 z向矢量所在的平面的. 在三維問題中,第三個(gè)

24、方向矢量是垂直于所指定的兩個(gè)方向矢量所在平面的.對(duì)于三維問題,第二個(gè)方向矢量必須垂直于第一個(gè)方向矢量.如果第二個(gè)方向矢量指定失敗,解算器會(huì)保證它們垂直而忽略在第一個(gè)方向上的第二個(gè)矢量的任何分量.所以你應(yīng)該保證第一個(gè)方向指定正確.在三維問題中也可能會(huì)使用圓錐或圓柱坐標(biāo)系來定義系數(shù),具體如下：定義阻力系數(shù)的過程如下：1,定義方向矢量.使用笛卡爾坐標(biāo)系, 簡(jiǎn)單指定方向1矢量,如果是三維問題, 指定方向2矢量.每 一個(gè)方向都應(yīng)該是從0,0或者0,0,0到指定的X,Y或X,Y,Z矢量.如果方向不正 確請(qǐng)按上面的方法解決對(duì)于有些問題,多孔介質(zhì)的主軸和區(qū)域的坐標(biāo)軸不在一條直線上,你不必知道多孔介質(zhì)先前的方向

25、矢量. 在這種情況下,三維中的平面工具或者二維中的線工具可以 幫你確定這些方向矢量.1 .捕捉"Snap"平面工具或者線工具到多孔區(qū)域的邊界.請(qǐng)遵循使用面工具和線工具中的說明,它在已存在的外表上為工具初始化了位置.2,適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)坐標(biāo)軸直到它們和多孔介質(zhì)區(qū)域成一條線.3,當(dāng)成一條線之后,在流體面板中點(diǎn)擊從平面工具更新或者從線工具更新按鈕.FLUENT會(huì)自動(dòng)將方向1矢量指向?yàn)楣ぞ叩募t三維或綠二維箭頭所 指的方向.要使用圓錐坐標(biāo)系比方說環(huán)狀、錐狀顧慮單元,請(qǐng)遵循下面步驟這一選項(xiàng)只用于三維問題：1 .翻開圓錐選項(xiàng)2 .指定圓錐軸矢量和在錐軸上的點(diǎn).圓錐軸矢量的方向?qū)?huì)是從0,0,0

26、到指定的X,Y ,Z方向的矢量.FLUENT將會(huì)使用圓錐軸上的點(diǎn)將阻力轉(zhuǎn)換到笛卡爾坐 標(biāo)系.3 ,設(shè)定錐半角錐軸和錐外表之間白角度,如以下圖 ,使用柱坐標(biāo)系,錐半角為0.Figure 1:錐半角對(duì)于有些問題,錐形過濾單元的主軸和區(qū)域的坐標(biāo)軸不在一條直線上,你不必知道錐軸先前的方向矢量以及錐軸上的點(diǎn).在這種情況下,三維中的平面工具或者二維中的線工具可以幫你確定這些方向矢量.一種方法如下：1.在點(diǎn)擊捕捉到區(qū)域按鈕之前,你可以在下拉菜單中選擇垂直于錐軸矢量的軸過 濾單元的邊界區(qū)域.2.點(diǎn)擊捕捉到區(qū)域按鈕,FLUENT會(huì)自動(dòng)將平面工具捕捉到邊界.它也會(huì)設(shè)定錐 軸矢量和錐軸上的點(diǎn)需注意的是你還要自己設(shè)定

27、錐半角.另一種方法為：1 .捕捉"Snap"平面工具到多孔區(qū)域的邊界.請(qǐng)遵循使用面工具和線工具中的說明,它在已存在的外表上為工具初始化了位置.2 .旋轉(zhuǎn)和平移工具坐標(biāo)軸,直到工具的紅箭頭指向錐的軸向.工具的起點(diǎn)在軸上.3 .當(dāng)軸和工具的起點(diǎn)成一條線時(shí),在流體面板中點(diǎn)擊從平面工具更新按鈕.FLUENT會(huì)自動(dòng)設(shè)定軸向矢量以及在軸上的點(diǎn)注意：你還是要自己設(shè)定錐 的半角.2.在粘性阻力中指定每個(gè)方向的粘性阻力系數(shù)1/a,在內(nèi)部阻力中指定每一個(gè)方向上的內(nèi)部阻力系數(shù) C_2 你可能需要將滾動(dòng)條向下滾動(dòng)來查看這些輸入.如果你使用錐指定方法,方向1為錐軸方向,方向2為垂直于錐外表對(duì)于圓柱就

28、是徑向方向,方向 3 圓周q方向.在三維問題中可能有三種可能的系數(shù),在二維問題中有兩種：在各向同性算例中,所有方向上的阻力系數(shù)都是相等的如海綿.在各向同性算例中你必須將每個(gè)方向上的阻力系數(shù)設(shè)定為相等.在三維問題中只有兩個(gè)方向上的系數(shù)相等,第三個(gè)方向上的阻力系數(shù)和前兩個(gè)不等,或者在二維問題中兩個(gè)方向上的系數(shù)不等,你必須準(zhǔn)確的指定每一個(gè)方向上的系數(shù).例如,如果你得多孔區(qū)域是由具有小洞的細(xì)管組成,細(xì)管平行于流動(dòng)方向, 流動(dòng)會(huì)很容易的通過細(xì)管,但是流動(dòng)在其它兩個(gè)方向上通過小洞會(huì)很小. 如果 你有一個(gè)平的盤子垂直于流動(dòng)方向,流動(dòng)根本就不會(huì)穿過它而只在其它兩個(gè)方向 上.在三維問題中還有一種可能就是三個(gè)系數(shù)

29、各不相同.例如,如果多孔區(qū)域是由不規(guī)那么間隔的物體如針腳組成的平面,那么阻礙物之間的流動(dòng)在每個(gè)方向上都不同.此時(shí)你就需要在每個(gè)方向上指定不同的系數(shù)請(qǐng)注意指定各向同性系數(shù)時(shí),多孔介質(zhì)的解策略的注解.推導(dǎo)粘性和內(nèi)部損失系數(shù)的方法在定義粘性和內(nèi)部阻力系數(shù)一節(jié)中介紹.當(dāng)你使用多孔介質(zhì)模型時(shí),你必須記住FLUENT中的多孔單元是100%翻開的,而且你所指定1/a_ij和/或C_2_ij的值必須是基于這個(gè)假設(shè)的.然而,假設(shè)你知道通過真實(shí)裝置壓降和速度之間的的變化,它只是局部地對(duì)流動(dòng)開放.下面的練習(xí)會(huì)告訴你如何對(duì)FLUENT模型計(jì)算適當(dāng)?shù)腃_2值.假定穿孔圓盤只有 25%對(duì)流動(dòng)開放.通過圓盤的壓降為0.5.

30、在圓盤內(nèi)真實(shí)流體速度基礎(chǔ)上,即通過25開放區(qū)域的的根底上,損失系數(shù)由下式定義的損失系數(shù)K_L為0.5:12pK L 八 v 25 % ope n2要計(jì)算適當(dāng)?shù)腃_2值,請(qǐng)注意在FLUENT模型中：1 .通過穿孔圓盤的速度假定圓盤為100%開放的.2 .損失系數(shù)必須轉(zhuǎn)化為多孔區(qū)域每個(gè)單位長(zhǎng)度的動(dòng)壓頭損失.對(duì)于第一條,第一步是計(jì)算并調(diào)節(jié)損失因子K_L',它應(yīng)該是在100%開放區(qū)域的速度根底上的：Kl2v100 % open或者注意對(duì)于相同的流速,v_25% open = 4 v_100% open,22Kl Kl 萼 0.5 -8V100%open1調(diào)節(jié)之后的損失系數(shù)為 8.對(duì)于第二條,你

31、必須將它轉(zhuǎn)換為穿孔圓盤每個(gè)單位厚度的損失系 數(shù).假定圓盤的厚度為 1.0 mm.內(nèi)部損失系數(shù)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位：C2 K一 -87 8000m1thickness 10注意,對(duì)于各向異性介質(zhì),這些信息必須分別從每一個(gè)坐標(biāo)方向上計(jì)算.第二個(gè)例子,考慮模擬充滿介質(zhì)的流動(dòng). 在湍流流動(dòng)中,充滿介質(zhì)的流動(dòng)用滲透性和內(nèi)部損 失系數(shù)來模擬.推導(dǎo)適當(dāng)常數(shù)的方法包括了 Ergun方程49的使用,對(duì)于在很大范圍雷諾數(shù) 內(nèi)和許多類型的充滿形式,有一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系式：150 1p Di 3p1.75 173-Vvdp 3當(dāng)模擬充滿介質(zhì)的層流流動(dòng)時(shí), 方程49:上面方程中的第二項(xiàng)可能是個(gè)小量,從而得到Blake-Koze

32、ny2150 1在這些方程中,m是粘性,D_p是平均粒子直徑,e空間所占的分?jǐn)?shù)即空間的體積除以總 體積.比擬多孔介質(zhì)中 Darcy定律的方程1和內(nèi)部損失系數(shù)為 9的方程1,那么每一方向上 的滲透性和內(nèi)部損失系數(shù)定義為：D23p2150 12第三個(gè)例子我們會(huì)考慮 Van Winkle等人146 , 121的方程,并說明如何通過具有方孔圓盤 的多孔介質(zhì)輸入來計(jì)算壓力損失.作者所聲明的應(yīng)用在通過在等邊三角形上的方洞圓盤的湍流中的表達(dá)式為:m CA . 21 Af AP 2其中：mdot=通過圓盤的質(zhì)量流速A_f=剩下的面積或者洞的總面積A_p=圓盤的面積固體和洞C=對(duì)于不同D/t的不同雷諾數(shù)范圍被列

33、成不同的表的系數(shù)D/t=洞的直徑和圓盤厚度的比例對(duì)于t/D > 1.6和Re > 4000,系數(shù)C近似為0.98,其中雷諾數(shù)是基于洞的直徑與速度的使用下式整理方程 17:除以圓盤的厚度D x = t有：,2,P 121Ap Af 1V 1x 2 C2 t其中v是外表速度而不是洞內(nèi)的速度.與多孔介質(zhì)內(nèi)部損失系數(shù)中的方程1比擬可以看出,對(duì)于垂直于圓盤方向,常數(shù) C_2可由下式計(jì)算：2C21 Ap Af 1C2 t考慮通過由隨機(jī)方向的纖維或者玻璃材料組成的墊子或者過濾器的層流.對(duì)于可以二選一的方程Blake-Kozeny方程11,我們可能會(huì)選擇將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列成表.很多類型的纖維都由這一類相

34、關(guān)的數(shù)據(jù)70.固體體積分?jǐn)?shù)f玻璃絲織品的無量綱滲透性Q0.2620.250.2580.260.2210.400.2180.410.1720.80其中Q = /a2 , a為纖維直徑.使用多孔介質(zhì)的 Darcy定律中的方程1可以很容易從給定 的纖維直徑和體積分?jǐn)?shù)種計(jì)算出.使用哥律模型對(duì)于多孔介質(zhì)動(dòng)量源項(xiàng)多孔介質(zhì)動(dòng)量方程中的方程5,如果你使用哥律模型近似,你只要在流體面板的哥律模型中輸入系數(shù)C_0和C_1就可以了.如果C_0或C_1為非零值,解算器會(huì)忽略面板中除了多孔介質(zhì)哥律模型之外的所有輸入.定義熱傳導(dǎo)如果你選擇在多孔介質(zhì)中模擬熱傳導(dǎo),你必須指定多孔介質(zhì)中的材料以及多孔性.要 定義多孔介質(zhì)的材料

35、, 向下拉流體面板中阻力輸入下面的滾動(dòng)條,然后在多孔熱傳導(dǎo)的固體材料下拉列表中選中適當(dāng)?shù)墓腆w.然后在多孔熱傳導(dǎo)下設(shè)定多孔性.多孔性f是多孔介質(zhì)中流體的體積分?jǐn)?shù)即介質(zhì)的開放體積分?jǐn)?shù).多孔性用于介質(zhì)中的熱傳導(dǎo)預(yù)測(cè),處理方法請(qǐng)參閱多孔介質(zhì)能量方程的處 理一節(jié).它還對(duì)介質(zhì)中的反響源項(xiàng)和體力的計(jì)算有影響.這個(gè)源項(xiàng)和介質(zhì)中流體的體積成比例.如果你想要模擬完全開放的介質(zhì)固體介質(zhì)沒有影響,你應(yīng)該設(shè)定多孔性為 1.0.當(dāng)多孔性為1.0時(shí),介質(zhì)的固體局部對(duì)于熱傳導(dǎo)和或熱源項(xiàng)/反響源項(xiàng)沒有影響.注意：多孔性永遠(yuǎn)不會(huì)影響介質(zhì)中的流體速度,這已經(jīng)在多孔介質(zhì)的動(dòng)量方程一節(jié)中介紹了.不管你將多孔性設(shè)定為何值,FLUENT所

36、預(yù)測(cè)的速度都是介質(zhì)中的外表速度.定義源項(xiàng)如果你想在多孔流動(dòng)的能量方程中包括熱的影響,請(qǐng)激活源項(xiàng)選項(xiàng)并設(shè)定非零的能量 源項(xiàng).FLUENT會(huì)計(jì)算多孔區(qū)域所生成的能量,該能量為能量源項(xiàng)值乘以組成多孔區(qū)域的 單元所有體積值.你也可以定義質(zhì)量、動(dòng)量、湍流、組分或者其它標(biāo)量的源項(xiàng),詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng) 參閱、質(zhì)量、動(dòng)量、能量和其它源項(xiàng)的定義.在多孔區(qū)域內(nèi)壓制湍流源項(xiàng)如多孔介質(zhì)的湍流處理中所討論的,湍流在多孔介質(zhì)中的計(jì)算和大量 bulk流體流 動(dòng)是一樣的.如果你使用k-e模型或者Spalart-Allmaras模型,你想要壓制湍流在多孔區(qū)域的影響可以翻開流體區(qū)域面板中的層流區(qū)域選項(xiàng)從而使得多孔區(qū)域的湍流生成為零.指定

37、旋轉(zhuǎn)軸并定義區(qū)域運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸和區(qū)域運(yùn)動(dòng)的輸入和標(biāo)準(zhǔn)流體區(qū)域的輸入是相同的,詳細(xì)情況可以參閱流體區(qū) 域的輸入一節(jié).多孔介質(zhì)的解策略一般說來,在模擬多孔介質(zhì)時(shí),你可以使用標(biāo)準(zhǔn)的解算步驟以及解參數(shù)的設(shè)置.然而 你會(huì)發(fā)現(xiàn)如果多孔區(qū)域在流動(dòng)方向上壓降相當(dāng)大比方：滲透性a很低或者內(nèi)部因子 C_2很大的話,解的收斂速度就會(huì)變慢.這就說明由于動(dòng)量源項(xiàng)中出現(xiàn)了多孔介質(zhì)的壓降方程的矩陣不再是對(duì)角占優(yōu)了,收斂性問題就出現(xiàn)了.解決多孔介質(zhì)區(qū)域收斂性差最好的補(bǔ) 救方法就是對(duì)于通過介質(zhì)的流向壓降有一個(gè)很好初始預(yù)測(cè).猜想的方法之一就是,在介質(zhì)流體單元的上游或者下游補(bǔ)償一個(gè)壓力值,詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱所選單元的補(bǔ)償值一節(jié).必須記住的

38、是,當(dāng)補(bǔ)償壓力時(shí),你所輸入的壓力可以定義為解算器所使用的gauge壓力即在操作條件面板中定義的相對(duì)于操作壓力的壓力.另一個(gè)處理收斂性差的方法是臨時(shí)取消多孔介質(zhì)模型在流體面板中關(guān)閉多孔區(qū)域 然后獲取一個(gè)不受多孔區(qū)域影響的初始流場(chǎng).取消多孔區(qū)域后,FLUENT會(huì)將多孔區(qū)域處理為流體區(qū)域并按相應(yīng)的流體區(qū)域來計(jì)算.一旦獲取了初始解,或者計(jì)算很容易收斂,你就可以激活多孔模型繼續(xù)計(jì)算包含多孔區(qū)域的流場(chǎng)對(duì)于大阻力多孔介質(zhì)不推薦使用該方法.對(duì)于高度各向異性的多孔介質(zhì),有時(shí)會(huì)造成收斂性的麻煩.對(duì)于這些問題你可以將多孔介質(zhì)的各向異性系數(shù)1/a_ij和C_2_i,j 限制在二階或者三階的量級(jí).即使在某一方向上 介質(zhì)

39、的阻力為無窮大,你也不需要將它設(shè)定超過初始流動(dòng)方向上的1000倍.多孔介質(zhì)的后處理可以通過檢查速度分量和壓力值來確定多孔區(qū)域?qū)τ诹鲌?chǎng)的影響.你可能對(duì)以下變量 或函數(shù)的圖形XY圖,等值線圖或者矢量圖或者文檔報(bào)告感興趣：X,Y,Z速度在速度類別中靜壓在壓力類別中這些變量會(huì)在后處理面板的變量選擇下拉菜單制定類別中出現(xiàn).需要注意的是多孔區(qū)域的熱報(bào)告不影響固體介質(zhì)的屬性.所報(bào)告的多孔區(qū)域內(nèi)的熱 容、傳導(dǎo)率以及始是流體的屬性不包括固體介質(zhì)的影響.排氣扇邊界條件排氣扇模型是集總模型,可用于確定具有特征的排氣扇對(duì)于大流域流場(chǎng)的影響.排氣扇邊界類型允許你輸入限制通過排氣扇單元頭部壓升和流動(dòng)速率速度之間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)

40、曲線.你也可以制定排氣扇旋轉(zhuǎn)速度的徑向和切向分量.排氣扇模型并精確模擬經(jīng)過排氣扇葉片的詳細(xì)流動(dòng).它所預(yù)測(cè)的是通過排氣扇的流量. 排氣扇的使用可能和其它流動(dòng)源 項(xiàng)關(guān)聯(lián),或作為模擬中流動(dòng)的唯一源項(xiàng). 在后面的算例中,系統(tǒng)的流動(dòng)速度由系統(tǒng)的損失和 排氣扇曲線之間的相互平衡決定.FLUENT還提供了與用戶自定義模型之間的連接,這個(gè)模型在計(jì)算時(shí)更新了壓力跳躍 函數(shù).該功能在自定義排氣扇模型一節(jié)介紹.排氣扇方程模擬通過排氣扇的壓升在FLUENT的排氣扇模型中,排氣扇被看成無限薄,通過排氣扇的不連續(xù)壓升被指定 為通過排氣扇速度的函數(shù).它們之間的關(guān)系可能是常數(shù), 多項(xiàng)式、分段線性函數(shù)或者分段多 項(xiàng)式函數(shù),也可

41、以是自定義函數(shù).多于多項(xiàng)式情況,關(guān)系式為：n n fnV其中D p為壓力升高單位：Pa, f_n為壓力跳躍多項(xiàng)式系數(shù),v垂直于排氣扇的當(dāng)?shù)亓黧w速度.速度v既可以是正也可以是負(fù). 你必須正確的模擬排氣扇以保證從排氣扇流過 之后流體有個(gè)壓力升高的現(xiàn)象.對(duì)于排氣扇區(qū)域內(nèi)所有外表,你可以選擇使用垂直于排氣扇的質(zhì)量平均速度來確定單 獨(dú)的壓力跳躍值.模擬排氣扇漩渦速度對(duì)于三維問題,對(duì)流的切向何徑向速度值可以加到排氣扇外表來產(chǎn)生渦流.這些速度可以指定為到排氣扇中央的徑向距離的函數(shù).它們之間的關(guān)系可以是常數(shù)、 多項(xiàng)式函數(shù)或者自定義函數(shù).注意：所有渦流速度輸入都使用國(guó)際單位.對(duì)于多項(xiàng)式函數(shù),切向何徑向速度公式為

42、:fnvn; 1 N 6UrgnVn； 1 N 6n 1m/s, f_n 和 g_n 是切其中U_q和U_r分別為排氣扇外表的切向和徑向速度,單位為. 向和徑向速度加多項(xiàng)式系數(shù),r為到排氣扇中央的距離.排氣扇的用戶輸入概述一旦排氣扇區(qū)域被確定在邊界條件面板,你需要在排氣扇面板以下圖中設(shè)定所有的模型輸入.該面板是從邊界條件菜單中翻開的,詳細(xì)內(nèi)容清參閱邊界條件的設(shè)定一節(jié).Figure 1:排氣扇面板對(duì)于排氣扇,需要輸入如下：1 .確定排氣扇區(qū)域2 .定義通過排氣扇的壓力跳躍3 .為排氣扇定義離散相邊界條件對(duì)于離散相計(jì)算4 .需要的話,定義漩渦速度只用于三維確定排氣扇區(qū)域由于排氣扇被定義為無限薄,所

43、以它必須被模擬為單元之間的界面而不是單元區(qū)域.因此排氣扇區(qū)域是內(nèi)部外表區(qū)域類型其中外表是是二維中的線段或者三維中的三角形/四 邊形.當(dāng)你將網(wǎng)格讀入到 FLUENT中時(shí),如果排氣扇區(qū)域被確定為內(nèi)部區(qū)域,請(qǐng)使用邊界條件見改變邊界區(qū)域類型將適當(dāng)?shù)膬?nèi)部區(qū)域改變?yōu)榕艢馍葏^(qū)域.菜單：Define/BoundaryConditions. o內(nèi)部區(qū)域改變?yōu)榕艢馍葏^(qū)域后,你可以翻開排氣扇面板并指定壓力跳躍,以 及可選漩渦速度.定義壓力跳躍要定義壓力跳躍,你需要指定速度的多項(xiàng)式函數(shù)、分段線性函數(shù)、分段多項(xiàng)式函數(shù)或 者常數(shù),也可以是自定義函數(shù).你還應(yīng)該檢查區(qū)域平均方向矢量,保證流過排氣扇有個(gè)壓力升高.由解算器計(jì)算的

44、區(qū)域平均方向是排氣扇區(qū)域的外表平均方向矢量.如果這個(gè)方向指向和排氣扇吹的方向一致就不用選擇排氣扇翻轉(zhuǎn)方向了,否那么選擇排氣扇翻轉(zhuǎn)方向.對(duì)于壓力跳躍,請(qǐng)遵循下面的步驟定義多項(xiàng)式函數(shù)、分段線性函數(shù)、分段多項(xiàng)式函數(shù):1 .檢查排氣扇面板,其中的壓力跳躍輪廓指定選項(xiàng)是關(guān)閉的.2 .在壓力跳躍右邊的下拉菜單中選擇多項(xiàng)式、分段線性或者分段多項(xiàng)式如果所所要選擇的類型已被選中,你就可以點(diǎn)擊編輯按鈕翻開定義函數(shù)的面板了.3 .在定義壓力跳躍函數(shù)的面板中如以下圖輸入適當(dāng)?shù)臄?shù)值.這些輪廓輸入面板和溫度相 關(guān)屬性的輪廓輸入面板用法相同.請(qǐng)參閱使用溫度相關(guān)函數(shù)定義屬性來查看如何使用 它.Figure 1:壓力跳躍定義的

45、多項(xiàng)式輪廓面板4.設(shè)定下面所述的任何可選參數(shù)此步可選.當(dāng)你用這些函數(shù)的任何類型來定義壓力跳躍時(shí),你可以限定計(jì)算壓力跳躍的速度值的最大和最小極限.翻開多項(xiàng)式速度范圍極限選項(xiàng)就可以設(shè)定速度范圍的最大最小值了.如果計(jì)算的法向速度范圍超出了你所指定的最大/最小速度范圍,那么解算器就會(huì)用極限值來替換它.你也可以選用垂直于風(fēng)扇的質(zhì)量平均速度來確定風(fēng)扇區(qū)域內(nèi)所有外表的單一的壓力 跳躍值.翻開從平均條件計(jì)算壓力跳躍可以激活這個(gè)選項(xiàng).要定義常數(shù)壓力跳躍,請(qǐng)遵循如下步驟：1 .在排氣扇面板中翻開指定壓力跳躍輪廓選項(xiàng).2 .在壓力跳躍右邊的下拉菜單中選擇常數(shù).3 .輸入壓力跳躍場(chǎng)中的 D p值.如果更方便的話,你也

46、可以使用如下步驟：1 .翻開壓力跳躍的輪廓指定選項(xiàng).2 .在壓力跳躍輪廓下面的下拉菜單中選擇常數(shù),然后輸入壓力跳躍輪廓場(chǎng)的D p值.對(duì)于自定義壓力跳躍函數(shù)或者邊界輪廓中定義的函數(shù),請(qǐng)遵循如下步驟：1 .翻開壓力跳躍的輪廓指定選項(xiàng).2 .在壓力跳躍輪廓下面的下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)暮瘮?shù),然后輸入壓力跳躍輪廓場(chǎng)的D p值.關(guān)于自定義函數(shù)的信息請(qǐng)參閱自定義函數(shù)一節(jié),關(guān)于邊界輪廓文件的信息請(qǐng)參閱邊界輪廓一節(jié).下面的例子告訴了我們?nèi)绾未_定壓力跳躍的函數(shù).考慮簡(jiǎn)單的二維管流(如圖2).進(jìn)入長(zhǎng)2.0m寬0.4m的導(dǎo)管的常密度空氣的速度為15 m/s.管的中央是個(gè)排氣扇./ /I1 1113 4 Ew 2-0 i

47、n Figure 2:定位于二維導(dǎo)管的排氣扇當(dāng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是 2000rpm時(shí),假定風(fēng)扇的特征如下： Q (mA3/s)D p (Pa)250.020215153501052557000875其中Q時(shí)通過風(fēng)扇的流動(dòng),Dp時(shí)通過風(fēng)扇的壓升. 在本例中,風(fēng)扇的特征為壓力升高和速 度呈線性關(guān)系.要將這些特征轉(zhuǎn)換為壓力和速度的關(guān)系,必須知道風(fēng)扇的截面信息.在本例中,假定導(dǎo)管是1.0米深,面積為0.4平方米.相應(yīng)的速度值如下：v (m/s)D p (Pa)62.50.050.017537.535025.052512.5700 0875 下面的對(duì)于一條線的方程是關(guān)系的多項(xiàng)式形式：p 875 14v為風(fēng)扇定義

48、離散相邊界條件如果你是模擬粒子的離散相問題,你可以設(shè)定粒子在風(fēng)扇處的軌跡.關(guān)于邊界條件的 設(shè)定清參閱離散相邊界條件一節(jié).定義排氣扇旋轉(zhuǎn)速度如果你想在風(fēng)扇外表設(shè)定切向和徑向速度來產(chǎn)生三維問題中的渦流,步驟如下：1 .在排氣扇面板翻開漩渦速度指定選項(xiàng).2 .定義軸的起始點(diǎn)風(fēng)扇的起始點(diǎn)和方向矢量風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸來指定風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸.3 .設(shè)定風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)軸的半徑值.默認(rèn)為 1 106以防止多項(xiàng)式中出現(xiàn)除零問題.4 .設(shè)定切向和徑向速度為半徑的多項(xiàng)式函數(shù),常數(shù)值或者自定義函數(shù).注意：渦流的速度輸入必須是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位.要定義切向和徑向速度的多項(xiàng)式函數(shù),步驟如下：1 .在排氣扇面板中,檢查切向速度的輪廓指定或者徑向

49、速度的輪廓指定選項(xiàng)是關(guān)閉的.2 .輸入模擬排氣扇渦流中的方程1的系數(shù)f_n,或者在切向或徑向速度多項(xiàng)式系數(shù)框中模擬風(fēng)扇漩渦速度的方程 3的g_n.首先輸入f_-1然后是f_0等.記住用空格符將每一個(gè) 系數(shù)分開,第一個(gè)系數(shù)是1/r.要定義常數(shù)切向或者徑向速度,步驟如下：1 .在排氣扇面板中翻開切向速度或者徑向速度的輪廓指定選項(xiàng).2 .在切向或者徑向速度輪廓中選擇常數(shù).3 .在切向或者徑向速度輪廓中輸入相應(yīng)的U_q或者U_r值.如果更方便的話,你可以遵照如下步驟：1 .在排氣扇面板中翻開切向速度或者徑向速度輪廓指定選項(xiàng).2 .在切向或者徑向多項(xiàng)式速度系數(shù)中輸入U(xiǎn)_q或者U_r的值.對(duì)于自定義切向或

50、者徑向速度函數(shù)或者包括邊界輪廓的文件的函數(shù),步驟如下：1 .翻開切向速度或者徑向速度的輪廓指定選項(xiàng).2 .在切向或者徑向速度輪廓下拉列表中選擇適當(dāng)?shù)暮瘮?shù).如果你是自定義函數(shù)的信息,請(qǐng)參閱自定義函數(shù)一節(jié),關(guān)于邊界輪廓的信息請(qǐng)參閱邊 界輪廓文件一節(jié).排氣扇的后處理 報(bào)告通過排氣扇的壓升你可以使用外表整合面板報(bào)告通過排氣扇的壓升,具體請(qǐng)參閱外表整合一節(jié).共有兩步：1 .在風(fēng)扇區(qū)域的每一邊創(chuàng)立一個(gè)界面.使用變形界面面板參閱變形外表一節(jié)分別向上和向下稍微平移一下風(fēng)扇區(qū)域,從而創(chuàng)立兩個(gè)新的界面.2 .在界面整合面板中,報(bào)告上游和下游界面的平均整合壓力使用平均選項(xiàng).這樣你就可以計(jì)算通過風(fēng)扇的壓力變化了.圖形

51、繪制 圖形繪制報(bào)告對(duì)風(fēng)扇所感興趣的是：1 .靜壓和靜溫的輪廓或等值線圖.2 .靜壓和靜溫的XY圖與位置的比擬.圖形和可視化一章解釋了如何產(chǎn)生數(shù)據(jù)的圖形顯示.注意：生成這些圖形時(shí)要保證關(guān)閉所有節(jié)點(diǎn)值的顯示,以便于你在風(fēng)扇的每一個(gè)邊可 以看到不同的值.如果你顯示節(jié)點(diǎn)值,風(fēng)扇兩邊的單元值會(huì)被取平均來獲取節(jié)點(diǎn)值,這樣 你就看不到通過風(fēng)扇的壓力跳躍和其它現(xiàn)象了.輻射邊界條件FLUENT中有熱交換單元如散熱器和冷凝器的集總參數(shù)模型.散熱器邊界類型允 許你指定壓降和熱傳導(dǎo)系數(shù)為垂直于散熱器的速度的函數(shù).關(guān)于FLUENT所提供的熱交換模型的更多詳細(xì)信息,請(qǐng)參閱熱交換模型一節(jié).散熱器方程模擬通過散熱器的壓力損失

52、FLUENT中所模擬的散熱器被認(rèn)為是無限薄,通過散熱器的壓降假定與流體的動(dòng)壓頭 成比例,并具有你所提供的損失系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式.也就是說,壓BI Dp與通過散熱器的法向速度v分量的關(guān)系為：1 2p kL 2 V其中r為流體密度,k_L為無量綱損失系數(shù),它可以指定為多項(xiàng)式函數(shù)、分段線性函數(shù)或者 分段多項(xiàng)式函數(shù).對(duì)于多項(xiàng)式函數(shù),有下式：N n 1 kLrnVn 1其中r_n為多項(xiàng)式系數(shù),v為垂直于散熱器的當(dāng)?shù)亓黧w速度的大小.模擬通過散熱器的熱傳導(dǎo)從散熱器到周圍流體的熱流量為：q hTHx Tex1其中q為熱流量,T_HX為熱交換器散熱器溫度, T_exit為流出流體的溫度.對(duì)流 熱傳導(dǎo)系數(shù)h可以指定為

53、常數(shù)、多項(xiàng)式函數(shù)、分段線性函數(shù)或者分段多項(xiàng)式函數(shù).對(duì)于多項(xiàng)式,關(guān)系式的形式如下：Nhhnvn;0 N 7n 0h_n為多項(xiàng)式系數(shù),v為垂直于散熱器的當(dāng)?shù)亓黧w速度的大小單位m/s.實(shí)際的熱流量q或者熱傳導(dǎo)系數(shù)和散熱器溫度 h, T_HX 都可以指定.q 可以是輸入值也可以是用方程 1計(jì)算出的值為熱流在整個(gè)散熱器外表的積分.要模擬散熱器的熱行為, 你必須提供熱傳導(dǎo)系數(shù) h的詳細(xì)表達(dá)式,它是通過散熱器的流體速度v.要獲取這個(gè)表達(dá)式考慮熱平衡方程：mcp Tq - hTHx Texit A其中q=熱流量W/mYmdot=流體質(zhì)量流速kg/sc_p=指定的流體比熱容J/kg-K卜=經(jīng)驗(yàn)熱傳導(dǎo)系數(shù)W/m/

54、KT_exit=出口流體溫度KT_HX=熱交換器如水邊溫度KA=熱交換器前緣面積mA2方程5可以寫成：_ mcp TexitTinletqh THX TexitA因此,熱傳導(dǎo)系數(shù) h可以計(jì)算為:,mCp TexitTieth A ThxTexit或者根據(jù)流體速度:, Cp TexitTnleth ThxTexit散熱器需要的輸入概述一旦在邊界條件面板中確定了散熱器區(qū)域, 你就該在散熱器面板以下圖中為散熱器模 型的各項(xiàng)設(shè)定輸入相應(yīng)內(nèi)容了. 該面板是從邊界條件菜單中翻開的, 詳細(xì)情況請(qǐng)參閱設(shè)定邊 界條件一節(jié).RadiatorZona Nameradiator-5Heal Flux (vz/W) 00 K. Caned HelpFigure 1:散熱器面板散熱器需要輸入如下：1 .確定散熱器區(qū)域2 .定義壓力損失系數(shù)3 .定義熱流量或者熱傳導(dǎo)系數(shù)和散熱器溫度4 .為散熱器定義離散相邊界條件對(duì)于離散相計(jì)算確定散熱器區(qū)域由于散熱器被定義為無限薄,所以它必須被模擬為單元之間的界面而不是單元區(qū)域.因此排氣扇區(qū)域是內(nèi)部外表區(qū)域類型其中外表是是二維中的線段或者三維中的三角形/四邊形.當(dāng)你將網(wǎng)格讀入到 FLUENT中時(shí),如果散熱器區(qū)域被確定為內(nèi)部區(qū)域,請(qǐng)使用邊界 條件見改變邊界區(qū)域類型將適當(dāng)?shù)膬?nèi)部區(qū)域改變?yōu)樯崞鲄^(qū)域.菜單：Define/Bounda