fluent培訓(xùn)精華：fluent學(xué)習(xí)總結(jié)，非常不錯(cuò)

2017-03-02 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

單/雙精度解算器
1, 如果幾何體為細(xì)長(zhǎng)形的,用雙精度的;
2, 如果模型中存在通過(guò)小直徑管道相連的多個(gè)封閉區(qū)域,不同區(qū)域之間存在很大的壓差,用雙精度。
3, 對(duì)于有較高的熱傳導(dǎo)率的問(wèn)題和對(duì)于有較大的面比的網(wǎng)格,用雙精度。
Cortex 是fluent為用戶(hù)提供接口和圖形的一個(gè)過(guò)程。
邊界條件被記錄后,如果以后再讀入的話(huà),是按照相應(yīng)的區(qū)域的名字來(lái)對(duì)照的。如果幾個(gè)名字相似的區(qū)域想使用相同的邊界條件,那么在邊界條件文件中應(yīng)該編輯該邊界條件對(duì)應(yīng)的區(qū)域名為name-*,就是要使用通配符!
網(wǎng)格類(lèi)型的選擇:1。建模時(shí)間2。計(jì)算花費(fèi) 一般對(duì)于同一幾何體三角形/四面體網(wǎng)格元素比四邊形/六面體的數(shù)目要少。但是后者卻能允許較大的縱橫比,因此對(duì)于狹長(zhǎng)形的幾何體選擇該種網(wǎng)格類(lèi)型。3 數(shù)字發(fā)散。引起發(fā)散的原因是由于系統(tǒng)的截?cái)嗾`差,如果實(shí)際流場(chǎng)只有很小的發(fā)散,這時(shí)的發(fā)散就很重要。對(duì)于fluent來(lái)說(shuō),二次離散有助于減少發(fā)散,另外優(yōu)化網(wǎng)格也是降低發(fā)散的有效途徑。如果流動(dòng)和網(wǎng)格是平行的話(huà),
對(duì)于網(wǎng)格和幾何體的要求:
1,對(duì)于軸對(duì)稱(chēng)的幾何體,對(duì)稱(chēng)軸必須是x軸。
2,gambit 能生等角的或非等角的周期性的邊界區(qū)域。另外,可以在fluent中通過(guò)make-periodic文本命令來(lái)生成等角的周期性的邊界區(qū)域。
網(wǎng)格質(zhì)量:
1. 節(jié)點(diǎn)密度和聚變。對(duì)于由于負(fù)壓強(qiáng)梯度引起的節(jié)點(diǎn)脫離,以及層流壁面邊界層的計(jì)算精度來(lái)說(shuō),節(jié)點(diǎn)濃度的確定是很重要的。對(duì)于湍流的影響則更重要,一般來(lái)說(shuō)任何流管都不應(yīng)該用少于5個(gè)的網(wǎng)格元素來(lái)描述。當(dāng)然,還要考慮到計(jì)算機(jī)的性能。
2. 光滑性。相鄰網(wǎng)格元素體積的變化過(guò)大,容易引起較大的截?cái)嗾`差,從而導(dǎo)致發(fā)散。Fluent 通過(guò)修正網(wǎng)格元素的體積變化梯度來(lái)光滑網(wǎng)格。
3. 元素形狀。主要包括傾斜和縱橫比。一般縱橫比要小于5:1。
4. 流場(chǎng)。很傾斜的網(wǎng)格在流動(dòng)的初始區(qū)域是可以的,但在梯度很大的地方就不行。由于不能實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)該區(qū)域的存在,因此要努力在整個(gè)區(qū)域劃分優(yōu)良的網(wǎng)格。
將fluent 4的case文件讀入fluent6時(shí),注意前者允許一種壓力邊界。是后者不允許的,因此在讀入是要注意是否需要轉(zhuǎn)換!
讀取幾個(gè)網(wǎng)格文件:對(duì)于復(fù)雜的幾何體,你可能需要生成幾個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)格文件。注意:在不同的網(wǎng)格結(jié)合的邊界,不需要邊界上的節(jié)點(diǎn)位置完全一樣。通過(guò)tgrid或者tmerge fileter進(jìn)行網(wǎng)格的合并。前者比較方便,后者允許對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等操作。使用后者通過(guò)命令:utility tmerge –3D/2D。
? [email=user@mymachine:>utility]user@mymachine:>utility[/email] tmerge -2d
?
? Starting /Fluent.Inc/utility/tmerge2.1/ultra/tmerge_2d.2.1.7
?
? Append 2D grid files.
? tmerge2D Fluent Inc, Version 2.0.16
?
? Enter name of grid file (ENTER to continue) : my1.msh
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? x,y scaling factor, eg. 1 1 : 1 1
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? x,y translation, eg. 0 1 : 0 0
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? rotation angle (deg), eg. 45 : 0
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? Enter name of grid file (ENTER to continue) : my2.msh
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? x,y translation, eg. 0 1 : 0 0
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? Enter name of grid file (ENTER to continue) : <ENTER>
?
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? Enter name of output file : final.msh
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? Reading...
? node zone: id 1, ib 1, ie 1677, typ 1
? node zone: id 2, ib 1678, ie 2169, typ 2
? .
? .
? .
? done.
? Writing...
? 492 nodes, id 1, ib 1678, ie 2169, type 2.
? 1677 nodes, id 2, ib 1, ie 1677, type 1.
? .
? .
? .
? done.
? Appending done.
對(duì)于等邊的網(wǎng)格,如果你不希望在相鄰的網(wǎng)各單元之間生成邊界,你可以使用Fuse Face Zones面板來(lái)結(jié)合重疊的邊界。從而生成具有內(nèi)部邊界的區(qū)域。如果你要使用移動(dòng)網(wǎng)格,記住不能使用該功能。
不等邊網(wǎng)格的計(jì)算
首先計(jì)算組成邊界的界面區(qū)域的交集。生成一個(gè)內(nèi)部的邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)。如果一個(gè)接觸區(qū)域延伸超出了另一個(gè),那么fluent在兩區(qū)域不重疊的地方生成附加的壁面區(qū)域。原則上,計(jì)算通過(guò)網(wǎng)格邊界的流量時(shí)使用兩個(gè)接觸區(qū)域的交集面!而不是使用原來(lái)區(qū)域的接觸面。
要求和限制:如果兩個(gè)界面邊界都是基于相同的幾何體的話(huà),界面可以是任何形狀。(3D中包括非平面形狀。)一般,兩個(gè)界面的誤差不應(yīng)該超過(guò)相鄰的元素的尺寸。一個(gè)面區(qū)域不能和兩個(gè)以上的面區(qū)域共享非等角的界面。如果你生成一個(gè)有多個(gè)單位區(qū)域的網(wǎng)格,并且通過(guò)一個(gè)非等角的邊界進(jìn)行分割。你要保證每個(gè)區(qū)域都要有一個(gè)清晰的面在邊界上。所有的周期性的區(qū)域在你生成非等角的邊界以前都要正確的定向。周期性的非等角邊界必須精確地重疊,也就是他們要有相同的轉(zhuǎn)動(dòng)或者移動(dòng)方向,另外,還要有相同的軸向。對(duì)于3d問(wèn)題,如果界面是周期性的,只能有一對(duì)周期性邊界與界面相鄰。
在fluent中使用非等角的網(wǎng)格
如果你的多區(qū)域網(wǎng)格包括非等角的邊界,操作如下:1,讀入網(wǎng)格,(如果多個(gè)網(wǎng)格文件還沒(méi)有合并,首先合并);2,將組成每個(gè)非等角邊界的每一對(duì)區(qū)域類(lèi)型設(shè)成interface,3,定義非等角界面,定義-網(wǎng)格界面:1,定義一個(gè)名字。2,指定兩個(gè)組成界面的區(qū)域。如果兩個(gè)界面區(qū)域中有一個(gè)遠(yuǎn)小于另一個(gè),應(yīng)該指定它為區(qū)域1。3,定義界面類(lèi)型,a,對(duì)于周期性問(wèn)題設(shè)置為periodic,b,對(duì)于固體和流體區(qū)域之間的界面,設(shè)置為對(duì)偶型。4,生成網(wǎng)格界面。5,如果兩個(gè)界面區(qū)域沒(méi)有完全重合,檢查原來(lái)的邊界區(qū)域的類(lèi)型看是否符合要求。不符合的話(huà)通過(guò)邊界條件面板進(jìn)行修改。6,如果你有任何對(duì)偶型的界面,在邊界條件面板中定義相關(guān)的邊界條件。
網(wǎng)格檢查:在讀入網(wǎng)格以后最好檢查一下網(wǎng)格,看是否存在任何問(wèn)題。
負(fù)體積的存在說(shuō)明存在連接不正確的地方,可以通過(guò)Iso-Value Adaption在圖形窗口中顯示出錯(cuò)的區(qū)域。進(jìn)行解算前必須將這些負(fù)體積區(qū)域去除。區(qū)域的每個(gè)面的右手方向性也會(huì)得到檢查,出現(xiàn)負(fù)體積的網(wǎng)格會(huì)有一個(gè)左手方向的面。對(duì)于軸對(duì)稱(chēng)的case,x軸下方的節(jié)點(diǎn)數(shù)目被列出。因?yàn)閤軸下方的節(jié)點(diǎn)被禁止了,因?yàn)檩S對(duì)稱(chēng)單元體積是通過(guò)旋轉(zhuǎn)2d的單元體積形成,因此x軸下方的體積都是負(fù)的。對(duì)于有旋轉(zhuǎn)性、周期性邊界的解答區(qū)域,最大、最下、平均和指定的周期角度都被計(jì)算,一個(gè)普通的錯(cuò)誤是不正確地指定角度。對(duì)于有傳輸周期性邊界的區(qū)域,邊界條件被檢查以確保邊界是真的周期性的。最后單一計(jì)數(shù)器被檢驗(yàn),以確認(rèn)解算器已經(jīng)構(gòu)造的節(jié)點(diǎn)、面和單元的數(shù)目和相應(yīng)網(wǎng)格文件頭部的說(shuō)明一致。如果網(wǎng)格檢查出現(xiàn)一下信息:WARNING: node on face thread 2 has multiple shadows。你可以通過(guò)以下的文本命令進(jìn)行修補(bǔ):1,對(duì)偶型的壁面,grid_modify-zone_repair-duplicate-shadows。2,對(duì)于周期性的壁面,命令同上,但是會(huì)被提示輸入旋轉(zhuǎn)角度。
報(bào)告網(wǎng)格的統(tǒng)計(jì)信息:1,網(wǎng)格尺寸:節(jié)點(diǎn)、面、單位、分區(qū)的數(shù)目,grid-info-size。(分區(qū)用于并行算法)如果對(duì)每個(gè)區(qū)域內(nèi)的信息有興趣,選擇grid-info-zone。如果你使用的是對(duì)偶型的顯式解算器,每一網(wǎng)格級(jí)別的網(wǎng)格信息將被顯示。2,內(nèi)存信息,你可以得到系統(tǒng)內(nèi)存信息的的使用情況。Grid-info-memory usage 。
修改網(wǎng)格:,
1,縮放網(wǎng)格!fluent 內(nèi)部按照m和si長(zhǎng)度單位。當(dāng)網(wǎng)格讀入解算器后,總假設(shè)網(wǎng)格是按照m生成的。如果你的網(wǎng)格不是按照m生成,必須對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行縮放。你也可以通過(guò)縮放來(lái)改變網(wǎng)格的物理尺寸。例如:你可以通過(guò)給x軸方向一個(gè)2的縮放因子來(lái)伸長(zhǎng)該方向的網(wǎng)格尺寸。注意:當(dāng)你使用各向異性的縮放比例時(shí)要注意,你改變了你的網(wǎng)格單元的縱橫比。記得尺寸縮放一定要在開(kāi)始進(jìn)行計(jì)算前執(zhí)行。使用縮放網(wǎng)格面板:1,你可以通過(guò)指定你的網(wǎng)格使用的長(zhǎng)度單位,由系統(tǒng)自動(dòng)的計(jì)算各個(gè)方向的縮放因子。2,如果你使用的長(zhǎng)度單位在系統(tǒng)中沒(méi)有,你需要手動(dòng)輸入轉(zhuǎn)換到m單位上。3,如果你希望使用自己原始的長(zhǎng)度單位,通過(guò)Change Length Units按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)。注意:通過(guò)縮放并沒(méi)有改變使用的單位,只是將物理尺寸按m進(jìn)行了縮放。
2,移動(dòng)網(wǎng)格。Grid-translate。
3,合并區(qū)域,將相同類(lèi)型的區(qū)域合并成一個(gè),有助于計(jì)算和后處理。Grid-merge。對(duì)大量的相同類(lèi)型的區(qū)域設(shè)置邊界條件要花費(fèi)很多的時(shí)間,并有可能引起矛盾。但并不是任何時(shí)候大量的相同區(qū)域的存在都是不利的,記住合并是不能完全逆轉(zhuǎn)的,大量的區(qū)域有時(shí)候能提供某些靈活性!記得在合并和要保存一個(gè)新的case文件(有data 文件的話(huà)也要保存)。
4, 分割區(qū)域。有四種分割面區(qū)域和兩種分割單位區(qū)域的方法,每種方法在執(zhí)行前都能夠給出結(jié)果的預(yù)測(cè)報(bào)告。A,分割面區(qū)域。1,有尖角的幾何體2,有小面的幾何體3,按照改編寄存器中的標(biāo)記。4,在相鄰區(qū)域的基礎(chǔ)上。對(duì)于對(duì)偶性的壁面邊界條件是有效!grid-separate-faces,分離操作必須在懸掛節(jié)點(diǎn)操作前進(jìn)行,因?yàn)橛袘覓旃?jié)點(diǎn)的面不能被分離!當(dāng)你按照改編標(biāo)記分離面區(qū)域時(shí),會(huì)有意外!b,分離單元區(qū)域。1如果兩個(gè)或更多的封閉的單元區(qū)域共享一個(gè)內(nèi)部的邊界,你可以分割他們,但必須先將內(nèi)壁的邊界轉(zhuǎn)換成其他雙向的邊界。2,基于標(biāo)記的!
5, 建立周期性的區(qū)域:允許建立用等角或者非等角的周期性區(qū)域組成的周期性邊界。你可以通過(guò)連接一對(duì)面區(qū)域使得網(wǎng)格具有周期性。如果兩個(gè)區(qū)域有完全一樣節(jié)點(diǎn)和面的分布,你可以生成一個(gè)等角的周期性區(qū)域。Grid-modify_zone-make_periodic, 你需要指定兩個(gè)區(qū)域,以及周期性為旋轉(zhuǎn)性還是移動(dòng)性的。在系統(tǒng)測(cè)試兩個(gè)面是否符合周期性條件的時(shí)候,一個(gè)面的配合公差是該面的最短邊的長(zhǎng)度的一個(gè)分?jǐn)?shù)。如果建立周期性區(qū)域失敗,你可以通過(guò)修改該分?jǐn)?shù)來(lái)重試!grid-modify_zone-matching_tolerance,!建立非等角的周期性區(qū)域,你需要將他們改成界面區(qū)域。然后你需要建立相鄰單位區(qū)域的原點(diǎn)和坐標(biāo)軸。Define-grid_interface-make-periodic。一個(gè)區(qū)域?yàn)橹芷谛缘?一個(gè)為另一個(gè)的影子區(qū)域!
6, 分離周期性的區(qū)域:grid-modify_zone-slit_periodic。系統(tǒng)會(huì)將該區(qū)域分成兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的區(qū)域。
7, 融合面區(qū)域:用于融合邊界,(或者相同的節(jié)點(diǎn)或者面)這些邊界是由組合多個(gè)網(wǎng)格區(qū)域組成。該方法用于當(dāng)你將一個(gè)多塊的幾何體分成多個(gè)塊分別生成網(wǎng)格,然后在輸入解算器進(jìn)行計(jì)算前。Grid-fuse,同建立周期性的區(qū)域一樣,融合過(guò)程使用一個(gè)公差。當(dāng)融合失敗時(shí),可以通過(guò)改變?cè)摴顏?lái)重試。但記住該值不能大于0。5。當(dāng)從結(jié)構(gòu)性的網(wǎng)格生成器或者解算器引入網(wǎng)格時(shí),往往是o型或者c型的,存在有凹角的分支切割。這是需要通過(guò)融合來(lái)消除人工生成的內(nèi)部的邊界。
8, 分離面區(qū)域:1,你可以將任何雙向類(lèi)型的單一邊界區(qū)域分離成兩個(gè)完全分離的區(qū)域。2,你可以將任一個(gè)對(duì)偶型的壁面區(qū)域分離成兩個(gè)完全分離的區(qū)域。分離操作時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)制一份區(qū)域所有的面和節(jié)點(diǎn)(除了末端點(diǎn)2d或者邊3d)。原來(lái)的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格歸于一個(gè)生成的區(qū)域,復(fù)制的歸于另一個(gè)區(qū)域。(分離操作可能引起的不良后果是在圖形顯示計(jì)算結(jié)果是容易出錯(cuò))。記住分離后的區(qū)域就不能通過(guò)融合來(lái)還原。你要把分離和分裂操作(slitting and separate)分清楚。前者生成新的節(jié)點(diǎn)和面以及區(qū)域。后者只生成新的區(qū)域,卻并沒(méi)有生成新的節(jié)點(diǎn)和面。
9, 伸出面區(qū)域:1,通過(guò)位移距離 grid modify-zones extrude-face-zone-delta 2,通過(guò)參數(shù)坐標(biāo):grid modify-zones extrude-face-zone-para。
10, 重排范圍和區(qū)域;重排范圍有助于提高內(nèi)存的利用效率。重排區(qū)域有利于用戶(hù)自定義界面的方便。Grid/Reorder 菜單同時(shí)提供”帶寬“的打印,“帶寬”提供對(duì)區(qū)域和內(nèi)存中單元網(wǎng)格的分布情況的了解。
邊界條件:
1, 邊界條件的縱觀(guān)。A,Flow inlet and exit boundaries: pressure inlet, velocity inlet, mass flow inlet, inlet vent, intake fan, pressure outlet, pressure far-field(遠(yuǎn)處壓力場(chǎng)), outflow, outlet vent, exhaust fan .b,Wall, repeating, and 柱boundaries: wall, symmetry, periodic, axis .c,Internal cell zones: fluid, solid (porous is a type of fluid zone) d,Internal face boundaries: fan, radiator(散熱器), porous jump, wall, interior 。內(nèi)在的面邊界條件是定義在單位面上,這意味著他們沒(méi)有有限的厚度,為流動(dòng)性質(zhì)的突變提供了一種方法)。這種邊界條件用于表示風(fēng)扇、多孔膜、散熱器。其中的內(nèi)部類(lèi)型不需要輸入任何參數(shù)。
2, 使用邊界條件面板。Define-boundary conditi*****.a,改變邊界區(qū)域類(lèi)型。在設(shè)置邊界條件以前,要先檢查邊界區(qū)域是否符合你的要求。如果需要修改區(qū)域的類(lèi)型可以在邊界條件面板中修改。(注意:這種方法只能用來(lái)改變邊界區(qū)域的類(lèi)型,不能濫用)!如果你使用的十多相的模型,改變區(qū)域類(lèi)型的過(guò)程有些不同。邊界區(qū)域的類(lèi)型只能是下面的幾種:
Category Zone Types
Faces axis, outflow, mass flow inlet, pressure far-field, pressure inlet, pressure outlet, symmetry, velocity inlet, wall, inlet vent, intake fan, outlet vent, exhaust fan
Double-Sided Faces fan, interior, porous jump, radiator, wall
Periodic periodic
Cells fluid, solid (porous is a type of fluid cell)
3, fluent中邊界條件是和區(qū)域聯(lián)系的,而不是和面或者單元聯(lián)系。設(shè)置方法:1,在邊界條件面板選擇要設(shè)置條件的區(qū)域,然后選擇”set”。2,選擇區(qū)域后選擇區(qū)域類(lèi)型3,雙擊區(qū)域列表中的區(qū)域的名字。
4, 復(fù)制邊界條件。你可以把一個(gè)區(qū)域的邊界條件復(fù)制到其他相同類(lèi)型的區(qū)域中去,但是不能從外部的邊面復(fù)制到內(nèi)部的壁面。反之亦然!如果你使用的是多相的模型,情況有所不同!
5, 用鼠標(biāo)在圖形窗口中選擇需要的區(qū)域。1,顯示網(wǎng)格, grid display panel.2,使用右鍵在圖形窗口中選擇你要選擇的區(qū)域,該區(qū)域的id會(huì)在區(qū)域列表中自動(dòng)選中。
6, 修改邊界區(qū)域的名字,在邊界條件面板中,選擇區(qū)域,選擇’set’.
7, 定義非-統(tǒng)一的邊界條件。每種類(lèi)型的邊界區(qū)域的大部分邊界條件都可以定義為外形函數(shù),而不是常數(shù)。你可以使用一個(gè)在外部生成的邊界的外形函數(shù),或者一個(gè)自己定義的函數(shù)。
8, 定義瞬時(shí)邊界條件:兩種方法:1,使用與標(biāo)準(zhǔn)邊界外形函數(shù)相似的外形函數(shù)。2,表格形式的瞬時(shí)外形函數(shù)。你可以通過(guò)以下命令將這個(gè)外形函數(shù)讀入fluent中,define-profile, file-read-profile.file-read-transient-table.
9, 你可以將邊界條件儲(chǔ)存成一個(gè)文件,以后在重復(fù)使用。
流動(dòng)入口和出口
1, 使用流動(dòng)邊界條件。一共有始終相關(guān)的條件:1,速度入口邊界條件,定義進(jìn)口邊界的速度和標(biāo)量性質(zhì)。2,壓力入口邊界條件:定義進(jìn)口邊界的總壓和其他的標(biāo)量值。3,質(zhì)量流動(dòng)入口邊界條件:用于在可壓縮流中表示進(jìn)口的質(zhì)量流量。在不可壓流中不需要,因?yàn)槊芏纫欢〞r(shí),速度邊界就確定了該值。4,壓力出口邊界條件用于表示流動(dòng)出口處的靜壓和其他標(biāo)量(當(dāng)存在回流時(shí))。此時(shí)用它代替流出物邊界條件能夠提高迭代的收斂性!5,壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件:用于模擬一個(gè)具有自由流線(xiàn)的可壓縮流動(dòng)在無(wú)窮遠(yuǎn)處的指定了馬赫數(shù)和靜力條件的情況。6,流出物邊界條件用于模擬流動(dòng)出口處的速度和壓力邊界條件都不知道時(shí)的情況。這種情況在出口處的流動(dòng)接近完全發(fā)展的流動(dòng)狀態(tài)是比較合適,該條件假設(shè)在出口的法向方向除了壓力外其他的流動(dòng)變量的梯度都是0。不適用于壓縮流的計(jì)算。7,進(jìn)口泄口的邊界條件用于模擬在進(jìn)口處有指定的流動(dòng)損失系數(shù),流動(dòng)方向,周?chē)倝汉蜏囟鹊挠行箍诘倪M(jìn)口條件。8,進(jìn)氣風(fēng)扇邊界條件:用于模擬一個(gè)外部的進(jìn)氣風(fēng)扇,有指定的壓力上升,流動(dòng)方向和周?chē)目倝汉蜏囟取?,出口泄口邊界條件:出口處的泄口邊界條件,但是要求指定靜壓和溫度。10,排氣風(fēng)扇邊界條件:出口處的風(fēng)扇邊界,要求指定靜壓。。
決定湍流參數(shù):
如果在進(jìn)口處準(zhǔn)確地描述邊界層或者充分發(fā)展的湍流很重要的話(huà),比較理想的是你通過(guò)建立一個(gè)外形函數(shù)來(lái)設(shè)置湍流參數(shù)。(基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者經(jīng)驗(yàn)公式)如果你有這個(gè)外形的解析描述,而不是數(shù)據(jù)點(diǎn)的話(huà),你既可以通過(guò)建立外形函數(shù)文件也可以通過(guò)建立用戶(hù)自定義函數(shù)來(lái)提供進(jìn)口的邊界條件。
在建立外形函數(shù)后,你可以如下地使用:1,Spalart-Allmaras 模型:在湍流說(shuō)明方法下拉菜單中選擇湍流粘性或者粘性比,然后再為它選擇合適的外形函數(shù)名稱(chēng)。Fluent將計(jì)算湍流粘度 ,通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)拿芏群头肿诱扯扔?jì)算。2,k- 模型:在湍流說(shuō)明方法下拉菜單中選擇k- ,并且為湍流動(dòng)能和湍流耗散率選擇合適的外形函數(shù)。3,k- 模型:說(shuō)明方法同上。 4, 雷諾壓力模型:除了按照k- 設(shè)置以外,還要在雷諾壓力說(shuō)明方法的下拉菜單中為為雷諾壓力成分選擇合適的外形函數(shù)文件。
湍流量的相同說(shuō)明
在多數(shù)的湍流中,高階的湍動(dòng)往往是在剪切層生成,而不是進(jìn)入到邊界層的區(qū)域中去。導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果對(duì)流入邊界層的值不敏感!但是要注意邊界值不能過(guò)于不自然以至于干擾你的結(jié)算或者阻礙收斂!就像在外部流中自由流的過(guò)大的粘度值會(huì)掩蓋邊界層。你可以通過(guò)利用上述的方法來(lái)輸入統(tǒng)一的常量。
湍流強(qiáng)度:定義,湍動(dòng)速度u’/平均速度u。1%以下的被認(rèn)為是弱湍流,10%以上的被認(rèn)為是強(qiáng)湍流。一個(gè)管道內(nèi)部的充分發(fā)展的湍流的強(qiáng)度可以按下式計(jì)算:
湍流長(zhǎng)度標(biāo)尺和水力直徑:長(zhǎng)度標(biāo)尺是和湍流的大渦尺寸相關(guān)的物理量,在充分發(fā)展的管流中,長(zhǎng)度標(biāo)尺受到管道尺寸的限制。 .其中,L是相關(guān)的管道的尺寸。對(duì)于充分發(fā)展的湍流管流,L取管道的直徑。對(duì)于渠道或者非圓形的交叉部分,你可以取水力直徑。對(duì)于由流動(dòng)中阻礙物引起的湍流,更好的選擇是將長(zhǎng)度標(biāo)尺選取基于阻礙物的尺寸。對(duì)于選定的流動(dòng)類(lèi)型的特征長(zhǎng)度L或者湍流長(zhǎng)度標(biāo)尺設(shè)定方法如下:1:對(duì)于充分發(fā)展的內(nèi)部流動(dòng),選擇強(qiáng)度和水力直徑方法,然后指定水力直徑。2,對(duì)于轉(zhuǎn)向葉片、多孔板等,選擇強(qiáng)度和水力直徑,然后指定流動(dòng)開(kāi)始處的特征尺寸。3,對(duì)于壁面包圍的流動(dòng),(在進(jìn)口處包括了一個(gè)湍流的邊界層)選擇強(qiáng)度和長(zhǎng)度標(biāo)尺方法,用邊界層厚度δ99計(jì)算湍流長(zhǎng)度標(biāo)尺 , =0.4δ99 。
湍流粘度比:μt/ μ,和雷諾數(shù)的大小成比例, Ret=k2/( υ)。Ret在大雷諾數(shù)的邊界層、剪切層、充分發(fā)展的管流中較大(100-1000)。但對(duì)于大多數(shù)的外部流的自由流的邊界處,該值很小,一般設(shè)為(1,10)。設(shè)置該值時(shí),對(duì)于Spalart-Allmaras model,選擇湍流粘度壁,對(duì)于 k- models, the k- models, or the RSM).你可以選擇Intensity and Viscosity Ratio。
湍流量之間的關(guān)系:1,通過(guò)湍流強(qiáng)度和長(zhǎng)度標(biāo)尺計(jì)算湍流粘度: ,該式用于Spalart-Allmaras model. 2,通過(guò)湍流強(qiáng)度估算動(dòng)能, 。在非顯式地指定動(dòng)能的情況下,都通過(guò)該式計(jì)算。3,通過(guò)長(zhǎng)度標(biāo)尺估算耗散率: 。其中, 是一個(gè) 經(jīng)驗(yàn)常數(shù),(大約0.09)。在非顯式地指定耗散率的時(shí)候,都通過(guò)該式計(jì)算。4,通過(guò)湍流粘度比估算,耗散率: 。的值同上式。該式用于已知粘度比的情況下。5,估算衰退湍流的湍流耗散率: 。其中,△k表示動(dòng)能的衰退。表示自由流的速度。是流動(dòng)區(qū)域的線(xiàn)性長(zhǎng)度。如果你用該方法估算耗散率,你應(yīng)該保證由此計(jì)算而得的湍流黏度/動(dòng)力黏度不至于太大,
通過(guò)長(zhǎng)度比尺估算ω: 其中, 是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)常數(shù),(0.09)這種方法在選擇“強(qiáng)度和水力直徑”或者“強(qiáng)度和長(zhǎng)度尺度”時(shí)采用。
通過(guò)黏度比估算ω: 該方法在選擇“強(qiáng)度和黏度比”的時(shí)候采用。
通過(guò)湍流動(dòng)能估算雷諾應(yīng)力: 以及 (對(duì)a不求和)當(dāng)你在雷諾應(yīng)力方程模型中選擇K and Turbulence Intensity下拉菜單時(shí)采用該方法。
為L(zhǎng)ES指定進(jìn)口湍流:為L(zhǎng)ES的進(jìn)口指定的湍流強(qiáng)度值將隨機(jī)地干擾瞬時(shí)速度場(chǎng)。不能說(shuō)明一個(gè)成型的湍流數(shù)量,取而代之地,進(jìn)口邊界層流動(dòng)的隨機(jī)組成可以由對(duì)速度成分疊加隨機(jī)的干擾來(lái)解釋。
6.3 壓力進(jìn)口邊界條件
同其他的流動(dòng)標(biāo)量屬性一起,壓力進(jìn)口邊界條件用于定義流動(dòng)進(jìn)口的動(dòng)壓。可用于可壓縮和不可壓縮流體的計(jì)算。用于進(jìn)口的流量或者流速不知道的時(shí)候。用于象浮力流動(dòng)這樣的流動(dòng),或者為外部流動(dòng)定義一個(gè)“自由”的邊界。
1 輸入
? 總壓(滯止壓強(qiáng))
? 總溫度(指指溫度)
? 流動(dòng)方向
? 靜壓
? 湍流參數(shù)(用于湍流計(jì)算)
? 輻射參數(shù)
? 化學(xué)成分的質(zhì)量比例
? 混合物比例和變化(用于沒(méi)有預(yù)混合或者預(yù)混合較少的燃燒計(jì)算)
? 進(jìn)展變量(用于預(yù)混合燃燒)
? 分相邊界條件(用于分相計(jì)算)
? 多相條件(用于一般的多相計(jì)算)
所有的變量在壓力進(jìn)口面板輸入,該面板從邊界面板打開(kāi)。
壓力輸入和靜壓頭
fluent中壓力的定義是 ,Ps表示靜壓。這一定義使得靜壓頭并入體積力中,而被排除在壓力計(jì)算之外(當(dāng)流體密度是統(tǒng)一的時(shí)候)。
定義總壓和總溫度
總壓定義,對(duì)于可壓縮的流體:

其中 p0 總壓
Ps 靜壓
M 馬赫數(shù) r 為比熱比。
對(duì)于不可壓縮流體:

如果相鄰的單元區(qū)域是移動(dòng)的,當(dāng)你采用分離解算器的時(shí)候,速度是絕對(duì)的或者相對(duì)的,決定于是否在解算器面板中有絕對(duì)速度的計(jì)算公式。當(dāng)采用對(duì)偶解算器時(shí),總采用絕對(duì)坐標(biāo)系。
定義流動(dòng)方向
你可以定義流動(dòng)方向或者定義為正交于邊界。如果定義方向,可以采用各種方式定義方向矢量。如果相鄰的單元區(qū)域是移動(dòng)的,當(dāng)你采用分離解算器的時(shí)候,方向是絕對(duì)的或者相對(duì)的,決定于是否在解算器面板中有絕對(duì)速度的計(jì)算公式。當(dāng)采用對(duì)偶解算器時(shí),總采用絕對(duì)坐標(biāo)系。
定義方法:
1,選擇定義方法,使用矢量或者正交于邊界。
2, 如果在第一步選擇正交于邊界,當(dāng)你在進(jìn)行軸對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)建模時(shí),需要給出切線(xiàn)方向,如果沒(méi)有旋轉(zhuǎn),則不需要更過(guò)的輸入。
3, 如果第一步選擇方向矢量,需要首先選擇坐標(biāo)系,包括笛卡爾坐標(biāo)系,圓柱坐標(biāo)系、本地圓柱坐標(biāo)系。笛卡爾坐標(biāo)系是指幾何體使用的坐標(biāo)系,圓柱坐標(biāo)系:當(dāng)只涉及單一單元區(qū)域時(shí),有流動(dòng)面板中設(shè)定坐標(biāo)軸和原點(diǎn)。當(dāng)涉及多個(gè)區(qū)域時(shí),旋轉(zhuǎn)軸在進(jìn)口相鄰流體(固體)區(qū)域的流體(固體)面板中指定。徑向正方向?yàn)閺男D(zhuǎn)軸指向外,軸向正向?yàn)樾D(zhuǎn)軸的矢量方向,切向正向由右手法則指定。本地圓柱坐標(biāo)系允許你自己指定圓柱坐標(biāo),就在壓力進(jìn)口面板處指定。
4, 如果在第一部種選擇矢量,需要指定矢量的各成分。
定義靜壓
如果流動(dòng)為超音速的或者你計(jì)劃在進(jìn)口壓力邊界條件的基礎(chǔ)上開(kāi)始解算,你需要定義靜壓。記住你輸入的靜壓和運(yùn)行條件面板中設(shè)置的運(yùn)行壓力是相關(guān)的,注意在6.3.1中關(guān)于靜壓的內(nèi)容。對(duì)于亞音速流動(dòng)的計(jì)算,靜壓的設(shè)置將被忽略,因?yàn)檫@時(shí)是對(duì)滯止參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的。如果你在進(jìn)口壓力條件的基礎(chǔ)上開(kāi)始進(jìn)行計(jì)算,超音速/初始測(cè)量壓力將和滯止壓力一起對(duì)初始值進(jìn)行計(jì)算(對(duì)于可壓縮流體按照等熵關(guān)系式,對(duì)于不可壓流體按照柏努利方程)。因此,對(duì)于亞音速流動(dòng)的計(jì)算應(yīng)該很好的估算出馬赫數(shù)(可壓縮流體)或者流速(不可壓縮流體)。
6.4 進(jìn)口速度邊界
用于定義流場(chǎng)進(jìn)口處流動(dòng)速度和相關(guān)的其他標(biāo)尺的特性。由于滯止參數(shù)不能確定,因此需要給出速度分布的參數(shù)。注意該邊界條件主要用于不可壓縮流。另外不要在一個(gè)固體障礙物附近設(shè)置該條件,因?yàn)闀?huì)引起滯止參數(shù)的高度不一致。
1, 輸入:a,速度大小和方向或者速度分量;b,旋轉(zhuǎn)速度(對(duì)于2D的軸對(duì)稱(chēng)流動(dòng))c,溫度;d,流出標(biāo)定壓力(用于連接的解算器計(jì)算)。E,湍流參數(shù)。F,輻射參數(shù)(用于P-l模型,DTRM,DO模型和面對(duì)面模型)。G,化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。H,混合分?jǐn)?shù)和變化(用于非預(yù)混合燃燒)。I,過(guò)程變量。J,分散相邊界條件。K,多相邊界條件。所有的參數(shù)在速度進(jìn)口面板中輸入,
定義速度:你可以通過(guò)標(biāo)定速度大小和方向,速度成分,或者正交與邊界的速度大小。如果與速度進(jìn)口相鄰的單元區(qū)域是移動(dòng)的,你可以指定相對(duì)或者絕對(duì)速度。(具體的見(jiàn)原文)
2, 默認(rèn)值:
Temperature 300
Velocity Magnitude 0
X-Component of Flow Direction 1
Y-Component of Flow Direction 0
Z-Component of Flow Direction 0
X-Velocity 0
Y-Velocity 0
Z-Velocity 0
Turb. Kinetic Energy 1
Turb. Dissipation Rate 1
Outflow Gauge Pressure 0
3, 速度進(jìn)口邊界的計(jì)算過(guò)程。
Fluent利用速度進(jìn)口邊界條件計(jì)算通過(guò)進(jìn)口的質(zhì)量流量和動(dòng)量、能量和主分流量。
進(jìn)入與進(jìn)口相鄰的單元區(qū)域的質(zhì)量流量的計(jì)算公式:

注意只有正交與控制體表面的速度成分對(duì)流量有貢獻(xiàn)。
流場(chǎng)出口處速度邊界條件的處理
適用于流場(chǎng)出口處的速度條件已知時(shí),或者出口處的速度場(chǎng)有要求時(shí)。對(duì)于分離式解算器,在出口處使用正交于出口流區(qū)的速度分量值。而不使用其他的邊界條件。取而代之的是,除了正交速度分量,其他的邊界條件假設(shè)適用于上游的計(jì)算單元。在連接解算器中,所有的出口使用在壓力條件面板中定義的壓力條件。
密度計(jì)算
進(jìn)口面板上的密度要么是常數(shù),要么是壓力,溫度,和/或不同成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的函數(shù)。(這里質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為一個(gè)進(jìn)口邊界條件輸入)
6.5 質(zhì)量流進(jìn)口邊界條件
該條件可以用于指定進(jìn)口處的質(zhì)量流量或者質(zhì)量通量的分布。指定流量通量允許總壓隨著內(nèi)部溶液的不同而變化。而對(duì)于壓力進(jìn)口邊界條件,即使速度通量變化了,總量仍不變。
適用于符合一個(gè)流量邊界條件要重要于壓力邊界條件的時(shí)候。一個(gè)例子是當(dāng)一個(gè)冷卻射流于主流混合的連接處。壓力條件的調(diào)整,會(huì)引起較慢的收斂,所以如果進(jìn)口壓力和質(zhì)量流邊界條件都已知的話(huà),最好選擇后者。
注意:對(duì)于不可壓縮流,不需要使用該條件,因?yàn)槊芏仁浅Ａ?速度進(jìn)口條件將確定這一條件。
1, 需要的輸入
總結(jié)
1, 質(zhì)量流量,質(zhì)量通量, 或者(主要用于混合平面模型)包括平均質(zhì)量通量的質(zhì)量通量。
2, 滯止溫度。
3, 靜壓。
4, 流動(dòng)方向。
5, 湍流參數(shù)。
6, 輻射參數(shù)。
7, 化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
8, 混合物分?jǐn)?shù)和遷移(用于非預(yù)混合的擴(kuò)散燃燒)
9, 進(jìn)展變量(用于預(yù)混合燃燒)。
10, 分散相邊界條件
11, 多相邊界條件
所有的參數(shù)在質(zhì)量流量面板中輸入,該面板從邊界條件面板打開(kāi)。
定義質(zhì)量流量或者質(zhì)量通量
你可以指定進(jìn)口區(qū)域的質(zhì)量流量,Fluent會(huì)將其轉(zhuǎn)換成流量通量,也可以直接指定質(zhì)量通量。對(duì)于邊界處質(zhì)量通量變化的情況,你還需要指定平均質(zhì)量通量。
如果指定質(zhì)量流量,系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)通過(guò)用區(qū)域面積除流量的辦法來(lái)得到一個(gè)統(tǒng)一的質(zhì)量通量。你也可以通過(guò)一個(gè)邊界Profile或者指定的函數(shù)來(lái)定義質(zhì)量通量。
用于定義質(zhì)量流量或者質(zhì)量通量的輸入?yún)?shù)如下:
1, 在質(zhì)量流說(shuō)明方法處選擇“Mass Flow Rate, Mass Flux, or Mass Flux with Average Mass Flux”。
2, 如果你選擇質(zhì)量流量,輸入指定的值。注意:對(duì)于軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題,是指總流量,不是通過(guò)一個(gè)弧度片的量。
3, 如果選擇質(zhì)量通量,輸入指定的值,對(duì)于軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題,是指一個(gè)弧度片的質(zhì)量通量。
4, 如果你指定了一個(gè)質(zhì)量通量截面,使得整個(gè)區(qū)域的平均值是4.7,但你仍可以指定平均值為5,這樣系統(tǒng)會(huì)保持截面形狀,但是改變值,使得平均值等于5。
5, 帶平均值的質(zhì)量通量方法同樣適用于混合平面模型,如果質(zhì)量流邊界條件將用于描述一個(gè)混合平面,此時(shí)你不需指定質(zhì)量通量或者流速。你可以使用默認(rèn)值。在后面的步驟中,系統(tǒng)會(huì)在質(zhì)量流進(jìn)口條件處自動(dòng)選擇“帶平均值的質(zhì)量通量”方法,并且按照上游單元的速度質(zhì)量通量的截面計(jì)算平均值。這將保證上、下游的質(zhì)量是一致的。
質(zhì)量流進(jìn)口邊界的計(jì)算過(guò)程:在一個(gè)區(qū)域使用質(zhì)量流進(jìn)口邊界條件時(shí),區(qū)域的每一個(gè)面都會(huì)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的計(jì)算得到的速度,這個(gè)速度用于計(jì)算和結(jié)算有關(guān)的其他變量。在每一步迭代的時(shí)候,這一速度都要重新計(jì)算來(lái)維持正確的質(zhì)量流數(shù)值。計(jì)算這一速度,要使用質(zhì)量流量,流動(dòng)方向,靜壓和滯止溫度。有兩種指定質(zhì)量流量的方法,一是直接指定總流量 ,二是指定質(zhì)量通量ρvn(單位面積質(zhì)量流量)兩者之間有這樣的關(guān)系: (1)
如果給定質(zhì)量流量,可以計(jì)算ρvn,但這時(shí)每個(gè)面積上的通量是相等的。如果一個(gè)面處的ρvn給定了,必須確定ρ以計(jì)算垂直壁面的發(fā)祥速度vn。前者的確定方法如下:
理想氣體:需要利用靜止的溫度和壓力計(jì)算。 (2)。如果氣體是超音速的,那么靜壓是一個(gè)邊界條件。對(duì)于亞音速流動(dòng),靜壓由壁面處單元計(jì)算得到。靜止溫度由邊界條件設(shè)置的總熵進(jìn)行計(jì)算。 (3),其中速度由上面的1式計(jì)算得到。由式2可以計(jì)算得到溫度,再由(3)式計(jì)算得到滯止溫度。
不可壓縮流體:靜止溫度和滯止溫度相等,密度是常量或者是溫度和質(zhì)量成分的函數(shù)。速度按式1計(jì)算。
通量計(jì)算:進(jìn)口處的通量計(jì)算和vn相關(guān),比如湍流動(dòng)能通量為。
進(jìn)口排氣孔邊界條件:
用于計(jì)算進(jìn)口排氣孔處的損失系數(shù),流動(dòng)方向,以及周?chē)臏囟群蛪毫Α?br /> 輸入:除了一些常見(jiàn)的參數(shù)外,主要是一個(gè)損失系數(shù)(前面的11個(gè)和壓力邊界條件相同)。對(duì)于損失系數(shù),按照公式計(jì)算: 其中ρ為密度,kL是一個(gè)無(wú)量綱的經(jīng)驗(yàn)系數(shù),注意:△p
表示流動(dòng)方向的壓力損失,你可以定義為常數(shù)或者速的多項(xiàng)式、分段式函數(shù)。定義面板和定義溫度相關(guān)屬性的相同。
進(jìn)氣風(fēng)扇邊界條件
用于模型化一個(gè)外部的有指定壓力升高、流動(dòng)方向、周?chē)鷾囟群蛪毫Φ倪M(jìn)氣風(fēng)扇。
輸入:前11項(xiàng)和壓力邊界條件的一樣。通過(guò)進(jìn)氣風(fēng)扇的壓力上升被認(rèn)為是流速的函數(shù)。對(duì)于逆向流,進(jìn)氣風(fēng)扇被當(dāng)作一個(gè)帶損失系數(shù)的出口排氣孔。你可以設(shè)置壓力上升為常量,或者速度的函數(shù)。
壓力出口邊界條件:需要指定一個(gè)靜壓,這只適用于亞音速流動(dòng),對(duì)于超音速,這個(gè)條件是無(wú)用的。流動(dòng)的一些特性將由上游推倒得到。如果在解算過(guò)程中流動(dòng)逆相,需要設(shè)置一系列的“逆流”條件。
輸入:靜壓,
逆流條件:
總溫,湍流參數(shù),化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù),混合物分?jǐn)?shù)和變遷,過(guò)程變量,多相邊界條件。
輻射條件,分散相邊界條件。
定義靜壓:注意輸入的靜壓和工作條件面板的工作壓力相關(guān),注意關(guān)于液體靜壓的評(píng)論。
系統(tǒng)也提供一個(gè)關(guān)于徑向平衡邊界條件的選擇,選擇該項(xiàng)的化,輸入的靜壓只適用于最小半徑,其他部分的壓力通過(guò)下是計(jì)算,
r為距離回轉(zhuǎn)軸的半徑距離,vθ為切向速度。注意折椅邊界條件對(duì)于旋轉(zhuǎn)速度是零也適用。該條件只適用于3D計(jì)算和軸對(duì)稱(chēng)計(jì)算。
定義逆流條件:適用于流體被拖動(dòng)穿過(guò)出口。
定義輻射參數(shù):
定義分散相條件:
6.9壓力far-field 邊界條件:用于定于無(wú)窮遠(yuǎn)處自由流的壓力條件,常被稱(chēng)作特性邊界條件,因?yàn)檫@里使用因?yàn)檫@里使用特性信息(黎曼常量)來(lái)計(jì)算邊界的流動(dòng)變量。該條件僅適用于利用理想氣體公式計(jì)算密度的流動(dòng),其他的不允許。該區(qū)域必須足夠的遠(yuǎn)。
6.10 出口流邊界條件:用于模擬結(jié)算前流動(dòng)的速度和方向等都未知的流動(dòng),不需要任何設(shè)定,但是要能夠了解該條件的限制條件。
不適用的場(chǎng)合:如果有進(jìn)口壓力邊界條件,適用壓力出口邊界條件;模擬可壓縮流;模擬密度變化的流動(dòng),即使是不可壓縮流。
6.11 出口處放氣孔邊界條件:(間原文);
6.12 排氣扇邊界條件:
6.13 壁面邊界條件:用于限制液體和固體區(qū)域。對(duì)于粘性流,默認(rèn)使用無(wú)滑動(dòng)的壁面邊界條件,但是你可以為壁面指定一個(gè)切向速度(當(dāng)壁面作平移或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí))?；蛘咄ㄟ^(guò)指定剪切力定義一個(gè)滑動(dòng)壁。(你也可以通過(guò)使用對(duì)稱(chēng)性邊界條件在剪切力為0時(shí)定義一個(gè)滑動(dòng)壁)。
輸入:1,熱力邊界條件,2,壁面運(yùn)動(dòng)條件,3,剪切力條件(對(duì)于滑動(dòng)壁),4,壁面粗糙度,5,成分邊界條件,6,化學(xué)反應(yīng)邊界條件,7,輻射邊界,8,分散相邊界,9,多相邊界。
定義熱力邊界:設(shè)計(jì)能量計(jì)算時(shí),需要設(shè)定。有5中方法。1,固定熱流密度,2,固定溫度,3,對(duì)流熱交換,4,外部輻射熱交換,5,輻射和對(duì)流的復(fù)合熱交換。
對(duì)于雙面壁,你可以選擇是否兩面是對(duì)稱(chēng)的。如果熱壁面的厚度不為零,還需要輸入壁面的熱阻和熱源。你可以模擬邊界和內(nèi)部壁面內(nèi)部的熱傳導(dǎo)。(稱(chēng)為殼傳導(dǎo))在壁面面板的thermal頁(yè)面輸入?yún)?shù)。
1, 輸入熱流密度,默認(rèn)值為0,2,指定壁面溫度后,通過(guò)公式計(jì)算熱流密度。3,對(duì)流熱交換,你需要輸入自由流溫度和對(duì)流熱交換系數(shù),利用公式計(jì)算熱流密度。4,外部輻射,設(shè)定外部發(fā)射率和外部溫度。5,輻射和對(duì)流復(fù)合熱交換,需要輸入4個(gè)參數(shù)。
2, 薄壁的熱阻:你需要輸入薄壁的材料種類(lèi),壁厚,以及內(nèi)部的熱源強(qiáng)度。熱阻的定義為 ,其中,△x表示壁厚,k表示壁面的導(dǎo)熱系數(shù)
3, 兩面壁的熱力邊界條件:1,如果定義為對(duì)偶壁面,則不需要其他的熱力參數(shù),(同2中的參數(shù)),一面的設(shè)定將自動(dòng)適用于另一邊。2,非對(duì)偶的壁面,需要為兩區(qū)域分別指定不同的參數(shù)(只能選定溫度和熱流密度)。這兩個(gè)非對(duì)偶壁面可以有不同的厚度和導(dǎo)熱系數(shù)。
4, 壁面中的殼傳導(dǎo):除了計(jì)算穿過(guò)壁面的熱傳導(dǎo),也計(jì)算壁面內(nèi)部的熱傳導(dǎo)(用于能量計(jì)算)。注意:壁面厚度不能是0,另外有幾項(xiàng)限制:1,用于3D,2,用于分離的解算器,3,不能用于非預(yù)混合燃燒,4,不能用于多相混合物,VOF,等方法。5,當(dāng)與離散坐標(biāo)輻射模型共同使用時(shí),殼傳導(dǎo)壁不能是半透明的。6,殼傳導(dǎo)壁不能拆分或者合并,如果想進(jìn)行這種操作的話(huà),可以先不選擇殼傳導(dǎo),對(duì)壁面進(jìn)行操作,再對(duì)拆分或者合并后的壁面進(jìn)行殼傳導(dǎo)的計(jì)算。7,殼傳導(dǎo)壁不能是已經(jīng)采用的壁。8殼傳導(dǎo)壁端面的熱流密度不被包括再熱平衡報(bào)告中。
5, 定義壁面運(yùn)動(dòng):(在動(dòng)量頁(yè)中輸入)。1,定義一個(gè)靜止壁面:2,為壁面定義速度條件:注意你不能定義壁面的法向速度,而只能定義切向速度。定義相對(duì)或者絕對(duì)速度:如果壁面相鄰的單元處于運(yùn)動(dòng)之中,你可以為壁面選擇相對(duì)與相鄰區(qū)域的速度。(如果相鄰單元是靜止的,則沒(méi)有區(qū)別)。平移壁面速度:旋轉(zhuǎn)壁面速度:需要定義旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)原點(diǎn),(旋轉(zhuǎn)軸是任意的)對(duì)于3D問(wèn)題,旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)旋轉(zhuǎn)原點(diǎn)并且與指定的從坐標(biāo)原點(diǎn)到指定方向點(diǎn)(X,Y,Z)矢量平行的軸,對(duì)于2D問(wèn)題,只需指定旋轉(zhuǎn)原點(diǎn),方向?yàn)榇怪逼矫?。?duì)于2D軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題,旋轉(zhuǎn)軸總為X軸。注意壁面的切向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的模擬只有在壁面限制一個(gè)繞指定的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的表面。速度分量基礎(chǔ)上的壁面運(yùn)動(dòng):通過(guò)分別定義各個(gè)方向的速度分量,(通過(guò)邊界截面或者函數(shù))。對(duì)于兩面壁,你可以為壁面和陰影區(qū)域指定不同的運(yùn)動(dòng)速度。但是,不能為相鄰固體區(qū)域的壁面指定速度。
6, 定義壁面的剪切力條件:三種,1,非滑動(dòng);2,指定的剪切力,3,Marangoni Stress;注意對(duì)于運(yùn)動(dòng)的壁面,只能使用2,其他的適用與靜止壁面。;
非滑動(dòng)為默認(rèn)的條件,說(shuō)明相鄰的流體和壁面以相同的速度一起運(yùn)動(dòng)(如果運(yùn)動(dòng)的話(huà))。另外兩種條件用于剪切力已知的條件(運(yùn)動(dòng)未知)。你可以設(shè)定各個(gè)方向的應(yīng)力分量(常量或者函數(shù)),Marangoni Stess允許根據(jù)壁面溫度設(shè)置表面張力的梯度。剪切力根據(jù)壁面的溫度梯度和表面張力梯度進(jìn)行計(jì)算。Marangoni Stess只有在設(shè)計(jì)能量計(jì)算是才有效。(在動(dòng)量頁(yè)面輸入)
1, 模擬非滑動(dòng)壁。2,指定剪切力。3,系統(tǒng)也可以表面張力由于溫度變化產(chǎn)生的變形所引起的應(yīng)力, 這里dσ/dT表示表面張力對(duì)于溫度的梯度。表示表面溫度梯度。
壁面粗糙度:
改良的壁面定律:
(2)
粗糙管道的試驗(yàn)證明,在使用常規(guī)的對(duì)數(shù)尺作圖時(shí),壁面附近平均流速的斜率不變,但是截距變化。所以得到式2:這里u*表示 , 表示由于粗糙度變化引起的截距變化的數(shù)量。系統(tǒng)按照給定的參數(shù),按照相應(yīng)的公式(分段)來(lái)計(jì)算該值。(見(jiàn)原文)
設(shè)置粗糙度參數(shù):(在momentum頁(yè)面)1,屋里粗糙度高度,;2,粗糙度常數(shù)C Ks。是一個(gè)和粗糙類(lèi)型有關(guān)的常量,默認(rèn)值為0。5,(適用于通用的沙粒粗糙度)?，F(xiàn)在沒(méi)有對(duì)任意類(lèi)型粗糙度都適用的設(shè)置方法。保證從壁面到相鄰單元質(zhì)心的距離要大于Ks。
定義壁面的成分邊界條件:
默認(rèn)的成分的質(zhì)量梯度為0,如果想輸入質(zhì)量分?jǐn)?shù),
定義壁面的反應(yīng)邊界條件:如果成分的質(zhì)量梯度為0,則不參與反應(yīng)。(在成分邊界頁(yè)面設(shè)置)。
定義輻射,離散相,多相邊界條件。如果用戶(hù)自己定義單位,可以在UDS頁(yè)面設(shè)置。
剪切力的計(jì)算:對(duì)層流:
壁面的熱計(jì)算:

6.14 對(duì)稱(chēng)邊界條件:注意中心線(xiàn)處使用軸心邊界條件。對(duì)于幾何形狀對(duì)稱(chēng),但是流動(dòng)不對(duì)稱(chēng)的模擬,不能采用該邊界條件,而要采用旋轉(zhuǎn)周期的邊界條件。特性:對(duì)稱(chēng)平面法線(xiàn)速度為0,法線(xiàn)方向各變量梯度為0。因此,對(duì)稱(chēng)平面處的通量為0,由于剪切力也為0,所以將對(duì)稱(chēng)平面定義為“滑動(dòng)”壁面(對(duì)于粘性流計(jì)算)。
周期邊界條件:兩種,一種允許壓力損失,一種不允許。適用于模型中兩個(gè)相對(duì)平面處的流動(dòng)完全一樣的情況。
不允許壓力損失的情況:1,平移周期邊界,邊界和幾何軸心平行,2,旋轉(zhuǎn)周期,邊界和幾何軸心有夾角。需要指定周期(連接解算器也能輸入壓力升高)。注意:與邊界相鄰區(qū)域的單元不一定要求運(yùn)動(dòng)。你需要利用grid/check來(lái)計(jì)算幾何體中所有周期邊界和軸線(xiàn)的最大、最小和平均夾角。如果這些值之間的差異不能忽略的話(huà),那么你的模型就不具有周期特性。
6.15軸線(xiàn)邊界條件:
6.17 流體邊界:指定流體材料。如果你在模擬成分傳輸和燃燒,你不需要指定該邊界。(而要在成分模型面板處指定)。你也可以定義源(熱、質(zhì)量等),你也可以定義一個(gè)層流區(qū)域(用特定的湍流模型時(shí))。計(jì)算所有的流動(dòng)方程。
6.18 固體邊界。知能夠計(jì)算熱傳導(dǎo),而不能計(jì)算流東方程的區(qū)域(不一定非得是固體)。
6.19 多孔介質(zhì)邊界:
6.20 風(fēng)扇邊界:
6.21 散熱器邊界調(diào)件:能夠計(jì)算壓力損失和熱傳導(dǎo)系數(shù)。(是散熱器法線(xiàn)速度的函數(shù))
v表示法線(xiàn)速度,KL是試驗(yàn)系數(shù)?？梢允浅?shù),也可是多項(xiàng)式,分段函數(shù)。
對(duì)于多項(xiàng)式,有公式: 。
對(duì)于熱計(jì)算: ;其中系數(shù)h可為常數(shù)或函數(shù)。對(duì)多項(xiàng)式:
你可以作后處理。
6.22 多孔突變邊界條件:
6.23 用戶(hù)定義的風(fēng)扇邊界條件:你可以周期的產(chǎn)生截面文件,用于指定風(fēng)扇的壓力上升,旋轉(zhuǎn)和徑向速度等特性。(你需要編寫(xiě)程序用于周期性地改變風(fēng)扇的參數(shù))。
6、24 熱交換器邊界:用集總參數(shù)的方法模擬熱交換器。說(shuō)明壓力損失和冷卻劑的熱損耗。因?yàn)檠乩鋮s劑路徑溫度是變化的,所以熱損也是不同的。所以模型中沿路徑分為若干個(gè)小的單元。每個(gè)單元的入口溫度經(jīng)過(guò)計(jì)算后,確定該處的熱損耗率。
熱交換器理論:
6.25 邊界截面:四種
1, 點(diǎn)截面。另外通過(guò)插值確定其他未知點(diǎn)。由于點(diǎn)是無(wú)序的,所以,要提供臨近區(qū)域相關(guān)的點(diǎn)。
2, 線(xiàn)截面。點(diǎn)有序排列。因此插值時(shí)較方便。用于2D。
3, 網(wǎng)格截面。用于3D。
4, 半徑截面。
截面文件格式:每個(gè)文件可以有多個(gè)截面,每個(gè)界面的組成,1,名稱(chēng),2,類(lèi)型,3,點(diǎn)的數(shù)目。注意所有的數(shù)量要適用SI單位,因?yàn)椴贿M(jìn)行單位轉(zhuǎn)換。
重定向邊界截面。
對(duì)于3D,可以重新定義一個(gè)截面的方向。因此可以重復(fù)利用。(這里假設(shè)截面是平面)。
6.26 固定變量值:。
用于集中參數(shù)法(或者稱(chēng)為黑箱法)即只需知道輸出值即可的地方?？梢员还潭ǖ闹蛋?速度分量,質(zhì)量分?jǐn)?shù),溫度(只有你使用分離解算器時(shí),才能采用),湍流參數(shù)和熵,以及用戶(hù)自定義標(biāo)量。
6.27 定義質(zhì)量、動(dòng)量和其他源。
你需要為要設(shè)置源的若干個(gè)單元設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的區(qū)域。
1. 一個(gè)流量源不能被一個(gè)進(jìn)口代替(由于尺度問(wèn)題)。如果你要模擬一個(gè)小于一個(gè)單元的進(jìn)口,你可以把這個(gè)單元放到一個(gè)區(qū)域,然后定義這個(gè)區(qū)域?yàn)樵础?br /> 2. 對(duì)于一個(gè)能量源,你可以把它放到產(chǎn)熱的單元,然后把單元區(qū)域設(shè)為源。
3. 由于反應(yīng)產(chǎn)生的成分源在一個(gè)模型中可能不是很明確。如在模擬火焰的時(shí)候,你需要指定一個(gè)生成PM的區(qū)域。
注意:如果你定義一個(gè)質(zhì)量源,你也要定義一個(gè)動(dòng)量和能量源,不然的話(huà),會(huì)引起流入?yún)^(qū)域速度和溫度的降低。所有的源必須按照SI單位定義。
定義過(guò)程:你首先要計(jì)算源區(qū)域的體積。(你定義的是每單位體積的量)
1, 質(zhì)量源:你需要定義各成分的質(zhì)量和總質(zhì)量(有一種成分的質(zhì)量不需輸入,系統(tǒng)通過(guò)總質(zhì)量和分質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算得到)。
2, 動(dòng)量源:
3, 能量源:
4, 湍流源:
6.28 帶GT的對(duì)偶性邊界
7 物理性質(zhì)
1, 密度或者分子量,2,粘度,3, 熱容。4,熱傳到率,5,質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)。6,標(biāo)準(zhǔn)焓,7,分子運(yùn)動(dòng)論參數(shù)。
材料種類(lèi):通過(guò)讀入Case文件來(lái)定義材料?？梢宰约憾x新的材料。
你可以自己定義材料庫(kù),位置:fluent\cortex\lib\propdb.scm
密度:1,常量,2,溫度和成分的函數(shù)。
對(duì)于可壓縮流,理想氣體方程是合適的函數(shù)。
對(duì)于不可壓縮流體:1,如果不希望是溫度的函數(shù),那么應(yīng)該是一個(gè)常量;2,雖然流體是不可壓縮的,但是你希望密度隨溫度變化(按照理想氣體定律),3,密度是溫度的函數(shù),4,對(duì)于自然對(duì)流情況。
多區(qū)域模型中混合密度的關(guān)系:注意:1,對(duì)于分離解算器,不使用任何多相方法,所以理想氣態(tài)方程不能和其他方法同時(shí)使用。2,所有的區(qū)域共享同一個(gè)運(yùn)行壓力和運(yùn)行溫度。
不可壓縮理想氣體定律: 其中Pop表示運(yùn)行壓力,R表示通用氣體常數(shù),Mw表示分子量,所以密度只和溫度有關(guān),與當(dāng)?shù)貕毫o(wú)關(guān)。所以要注意運(yùn)行壓力的輸入。
可壓縮理想氣體定律: 這里p表示相對(duì)壓力,(就是常見(jiàn)的理想氣體方程)。
對(duì)于多相混合物的密度:1,對(duì)于非理想氣體,選擇volume-weighted-mixing-law, ,其中,Yi 是質(zhì)量分?jǐn)?shù)。2,對(duì)于理想氣體, 其中Mw,i表示I中成分的分子量。
如果對(duì)于不可壓縮流體采用理想氣體方程, 用于計(jì)算密度。
粘度:1,常數(shù),2,分子運(yùn)動(dòng)論,3,非牛頓流體黏性,4,溫度或成分函數(shù),5,用戶(hù)定義。
溫度函數(shù):有兩個(gè)已知的適用于空氣的公式,
熱傳導(dǎo)率:1,常數(shù),2,分子運(yùn)動(dòng)論,3,溫度或者成分函數(shù),4,用戶(hù)定義,5,各向異性(固體)
熱容:1,常數(shù),2,分子運(yùn)動(dòng)論,3,用戶(hù)定義,
輻射特性:對(duì)于P1,Roseland模型,需要吸收系數(shù)和散射系數(shù)。Dtrm模型,只需要吸收系數(shù)。對(duì)Do模型,對(duì)半透明介質(zhì),還需要折射率參數(shù)。
吸收系數(shù)是對(duì)與氣體而言的,見(jiàn)比爾定律。
常數(shù);多成分吸收系數(shù):水蒸氣和二氧化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的函數(shù)。(用于燃燒計(jì)算)。你需要選擇吸收路徑的計(jì)算方法,1,wsggm-cell-based,不許輸入其他參數(shù),2,wsggm-domain-based,會(huì)計(jì)算區(qū)域的平均直徑(有效行程),不需其他輸入3,wsggm-user-specified,用戶(hù)自己設(shè)置路徑長(zhǎng)度。另外微粒物會(huì)影響吸收系數(shù)。
散射系數(shù):默認(rèn)為0,各向同性的,可以設(shè)為常數(shù),溫度函數(shù)或者用戶(hù)定義函數(shù)。對(duì)于燃燒系統(tǒng),由于微粒物的存在,需要提高該值得設(shè)定。(同吸收系數(shù))
折射率:
7.7 質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)
對(duì)于成分的輸運(yùn)方程,有兩種設(shè)置質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)的方法。長(zhǎng)用的是Fick’s 定律。對(duì)于特殊要求,可以使用完整的多成分?jǐn)U散模型(計(jì)算量較大)。
對(duì)于層流,采用公式: (1)
其中,Di,m為混合物中I組分的質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)。Dt,I 為熱量擴(kuò)散系數(shù)。
對(duì)于湍流:
熱擴(kuò)散系數(shù):
經(jīng)過(guò)該式計(jì)算后,重的分子運(yùn)動(dòng)的較慢,輕的運(yùn)動(dòng)較快。
質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)的輸入:三種方法,
一是,恒定的稀釋逼近,對(duì)所有的成分設(shè)定相同的常量系數(shù)。
二是,稀釋逼近,為每種成分分別設(shè)置常量系數(shù)。
三是,多成分方法,定義成分I在成分j中的雙元系數(shù),Di,j ,可以是常量,函數(shù)。
對(duì)于稀釋混合物(載體的濃度較大),可以使用前兩種方法;而對(duì)于非稀釋混合物,可以采用第三種輸入方法。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算I種成分在混合物中的擴(kuò)散系數(shù)。
熱擴(kuò)散系數(shù)的輸入:
7.8 標(biāo)準(zhǔn)焓(生成焓或者生成熱)
對(duì)于反應(yīng)速率無(wú)窮大或者漩渦耗散模型的反應(yīng)流動(dòng),需要該參數(shù)。

7.9 標(biāo)準(zhǔn)熵
7.10 分子熱傳遞系數(shù)
7.11 分子運(yùn)動(dòng)論參數(shù)
7.12 運(yùn)行壓力
為了在低馬赫條件下克服圓整帶來(lái)的誤差影響,使用運(yùn)行壓力(系統(tǒng)平均絕對(duì)壓力)進(jìn)行修正。

所有你輸入和Fluent報(bào)告的都是表壓Pgauge.
對(duì)于高馬赫數(shù)的流動(dòng),運(yùn)行壓力的意義不大,所以你可以設(shè)定為0,此時(shí)Pabs將等于Pgauge.
Density
Relati*****hip Mach Number
Regime Operating
Pressure
Ideal Gas Law
0 or
Mean Flow Pressure

Mean Flow Pressure
Profile Function
of Temperature Incompressible not used
C*****tant Incompressible not used
Incompressible
Ideal Gas Law Incompressible Mean Flow Pressure
上表是推薦的設(shè)置值。
7.13 參考?jí)毫ξ恢?br /> 對(duì)于不包括壓力邊界的流動(dòng),Fluent在每次迭代后,使用參考?jí)毫φ{(diào)節(jié)整個(gè)區(qū)域的壓力,保證不浮動(dòng)。
7.14 真實(shí)氣體模型
主要用于冷卻劑。
8 模擬基本流體流動(dòng)
質(zhì)量守恒定律: Sm是從分散相中加入到連續(xù)相的質(zhì)量。
動(dòng)量守恒定律: 其中是應(yīng)力張量。
周期性流動(dòng):兩種,一種沒(méi)有壓降(循環(huán)的),一種有壓降(周期的)(線(xiàn)性似的周期的流動(dòng)或者充分發(fā)展流動(dòng))
線(xiàn)性似周期性流動(dòng):應(yīng)用廣泛,包括管排、緊湊型換熱器等,在這些模擬中,相似的流動(dòng)重復(fù)出現(xiàn)。另外也包擴(kuò)充分發(fā)展的管流。
主要的約束:1,不可壓縮流,2,幾何模型必須是平移周期型,3,耦合解算器只可以設(shè)置壓力變化,分離解算器可以設(shè)置壓力變化和流量。4,沒(méi)有靜質(zhì)量的輸入或者輸出,5,如果包括輸入或者輸出,成分可以模擬,不允許化學(xué)反應(yīng)。6,分散相或者多相不允許。
速度定義:

壓力定義:

對(duì)于耦合解算器,△p是一個(gè)常數(shù),對(duì)于分離解算器,
可以分為線(xiàn)性變化成分和一個(gè)周期性的成分。其中β未知,需要通過(guò)子迭代來(lái)進(jìn)行計(jì)算。你可以設(shè)置進(jìn)行子迭代的步數(shù)。
應(yīng)用:首先,你需要生成一個(gè)有多個(gè)平移周期性邊界的網(wǎng)格。
輸入:
1, 分離解算器:可以設(shè)置壓力梯度或者質(zhì)量流量。設(shè)置質(zhì)量流量時(shí),需要指定松弛因子、迭代步數(shù)、的初始值來(lái)控制β的計(jì)算。
2, 漩渦或旋轉(zhuǎn)流動(dòng)
3, 可壓縮流動(dòng):要設(shè)置運(yùn)行壓力(可以認(rèn)為是環(huán)境壓力),
4, 非粘性流
9 模擬運(yùn)動(dòng)區(qū)域的流動(dòng)(可以使用旋轉(zhuǎn)參考系)
1 多重參考系模型
2 混合平面模型
3 滑動(dòng)網(wǎng)格模型

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