fluent-第7章--边界条件讲课教案.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,Fluent-第7章-边界条件2011,边界条件,边界条件的作用,设置边界条件,流场的入口和出口,壁面、重复周期边界条件,内部单元区域,内部单元边界,边界条件的作用,边界条件,边界条件指引并限制流体运动。,边界条件是数学模型中必需的部分。,指定进入计算区域的通量：,质量,动量,能量,边界条件被分配到区域内,区域是单元（流体或固体）或单元边界（流场边界或内部面）的集合。,内部面主要用于后处理。,内部面与区域相联系：,内部的面可以从单元边界自动产生。,内部面只与流体区域有个而与固体区域无关。,湍流中的,K.E.,湍流中的耗散率,组分质量分数,out,walls,in,边界的种类,axis,轴边界,exhaust-fan,排气扇面,inlet-vent,排气口,intake-fan,入口扇面,interface,界面,mass-flow-inlet,质量入口,outflow,流出,outlet-vent,出口,pressure-fat-field,压力远场,pressure-inlet,压力入口,pressure-outlet,压力出口,symmetry,对称,velocity-inlet,速度入口,wall,壁面,基本的边界类型,外部面,一般:,Pressure inlet,Pressure outlet,不可压:,Velocity inlet,Outflow,可压:,Mass flow inlet,Pressure far-field,特殊:,Inlet vent,outlet vent,intake fan,exhaust fan,其它:,Wall,Symmetry,Periodic,Axis,单元、区域,Fluid and Solid,相交面,Fan,Interior,Porous Jump,Radiator,Walls,inlet,outlet,wall,interior,Orifice_plate and orifice_plate-shadow,边界条件定义,速度入口 流动入口边界的速度和标量。,压力入口 流动入口边界的总压和其它标量。,质量流动入口 可压流规定入口的质量流速。,在不可压流中不必指定入口的质量流，因为当密度是常数时，速度入口边界条件就确定了质量流条件。,压力出口 流动出口的静压（在回流中还包括,其它的标量）。,当出现回流时，使用压力出口边界条件来代替质量出 口条件常常有更好的收敛速度。,边界条件定义,压力远场 模拟无穷远处的自由可压流动，该流,动的自由流马赫数以及静态条件已经,指定了。这一边界类型只用于可压,流。,质量出口 假定除了压力之外的所有流动变量正法,向梯度为零。模拟的流动出口的流速和,压力未知。适合于出口完全发展。不适,合于可压流计算。,基本流程,Gambit,Boundary Type,Fluid Type,Fluent,Solver,Select Boundary,Set Parameters,边界条件的定义,Solver,选择求解器,正对求解器选择不同的边界条件定义器,边界条件的定义,Specify Type,选择边界对应的几何体,默认值：面,选择边界的类型.,鼠标直接选取.,对定义好的边界可以再操作,更改、删除,.,边界条件的定义,Specify Type,选择边界对应的几何体,默认值：体,选择边界的类型.,鼠标直接选取.,对定义好的边界可以再操作,更改、删除.,边界条件的定义,Define,在,Fluent,中定义边界条件的具体值,各种边界条件的参数,可以重新定义边界类型,重新定义边界条件,一般边界条件在预处理软件中定义.,可以在,Fluent,中更改:,Define,Boundary Conditions.,选择要更改的几何体,从,Type,中选择新的类型.,给定边界条件参数,在,BC panels,中直接赋值.,给选定的边界设定:,从,Zone,菜单中选择边界.,点击,Set,按钮,利用,Copy,按钮可以复制边界条件.,边界条件的内容可以存盘，,也可以读入.,file,write-bc and,file,read,利用,UDFs and Profiles,可以,定义复杂的边界条件,流场的入口和出口,对计算区域的流场入口和出口可以选择设置多种边界条件。,一下列出流场入口和出口可以使用的边界条件：,常用边界条件,Pressure inlet,Pressure outlet,不可压流,Velocity inlet,Outflow,可压流,Mass flow inlet,Pressure far-field,Velocity Inlet,定义类型:,Magnitude,Normal to Boundary,Components,Magnitude and Direction,默认值为均匀流动,适用于,incompressible flows.,Static pressure,相应分布.,Total pressure,同样,用于,compressible flows,将有可能导致非物理解.,速度设定为负值时，可以用来表示出口.,但是必须要保证流量平衡.,压力预处理,绝对压力是相对于真空而言的。,绝对压力可以用操作压力和表压来,表示。,静压是热力学压力。,用绝对压力和表压的形式表示。,边界条件要求用表压形式输入。,gauge pressure,operating pressure,pressure level,operating pressure,absolute pressure,vacuum,压力公式,总压（滞止压力）用下面公式定义：,1/2,v,2,为动压。,由理想气体定律密度由下面公式计算：,不可压流：,可压流：,p,total,=,p,static,+,1/2,v,2,设置操作压力,（,Operating Pressure,）,对可压流：,将设置操作压力（,Operating Pressure,）设为,0,。,将表压作为绝对压力处理。,对不可压流，密度为常值时，操作压力（,Operating Pressure,）不起作用。,对不可压流，使用理想气体定律计算密度：,在菜单,Define,Materials,中选择,incompressible-ideal-gas,。,将操作压力（,Operating Pressure,）设为问题中压力的平均值。,Pressure Inlet(1),参数确定:,Total,Gauge,Pressure,驱使流体运动的能量.,Static,Gauge,Pressure,超音速流动时静压;,亚音速时忽略,从该边界初始化时有用,Total Temperature,对于不可压流作为静温.,Inlet Flow Direction,Incompressible flows:,Compressible flows:,Pressure Inlet(2),注意的是,Gauge,pressure,必须给定.,Operating pressure,定义:,Define,Operating Conditions,同时适用,compressible,和,incompressible flows.,Fluent,计算时采用,static pressure and velocity,通过压力面的通量由内部条件和流动方向决定.,Mass Flow Inlet,参数确定:,(a)Mass Flow Rate or(b)Mass Flux,(a),给定恒定的流量,(b),利用,profiles/UDF,定义,Static,Gauge,Pressure,超音速有效,该边界初始化有效.,Total Temperature,对于不可压流动为静温.,Inlet Flow Direction,一般用于,compressible;,也可用于,incompressible flows.,Total pressure,由输入变量求得.,和,pressure inlet,相比.收敛性差,Pressure Outlet,给定,static,gauge,pressure,作为出口处的环境压力.,可以定义径向的压力分布.,Backflow,收敛过程出现,最终结果如此.,方向是垂直于边界,.,适用于,compressible,和,incompressible flows,在超音速条件下，忽略所给定的压力值.,可以被用来模拟自由流.,Outflow,不需指定任何速度和压力信息.,由内部区域来传递信息.,边界上保持流量平衡.,在,Outflow,面上所有参数梯度为零,近似于充分发展流,适用于,incompressible flows.,不能和,Pressure Inlet,合用;入口只能是,velocity inlet.,不能用来模拟密度随时间变化的问题.,当存在回流时，很难收敛,不能模拟最终结果存在回流的物理问题.,其它的边界条件,Pressure Far Field,模拟,ideal gas law,下的流动.,通常给定,free-stream Mach number,和静态参数,.,确定湍流参数,在入口（,inlet,）、出口（,outlet),、外场,(far-field),有湍流时要求定义以下参数：,湍流动能,k,FLUENT,中有四种方法指定湍流参数,：,显示给出,k,、,给出湍流强度和长度尺度,给出湍流强度和粘性比,给出流体强度和水利直径,湍流强度和长度尺度取决于上游流场情况，例如：,涡轮的排气,Intensity=20%Length scale=1-10%of blade span,充分发展的管流,Intensity=5%Length scale=,水利直径,湍流耗散率,Wall Boundaries,速度：无滑移,切向速度和固壁面速度相等.,法向速度为零,可以定义壁面剪切力.,热边界:,几种不同的条件,包括定义壁面厚度.,定义运动的壁面.,Symmetry and Axis Boundaries,Symmetry Boundary,简化计算量.,不需任何参数.,计算域和几何形状必须对称:,对称面上法向速度为零,所有的变量法向梯度为零,Axis Boundary,模拟二维轴对称问题.,不需任何参数,.,symmetry planes,Periodic Boundaries,减小计算量.,计算域为周期性运动区域.,周期性旋转:,周期面上,p=0,.,周期性平动,:,在周期面上允许有限的,p,.,模拟充分发展流.,在,Gambit,中预先,定义为,translational.,Translationally periodic planes,2,D tube heat exchanger,flow,Rotationally periodic planes,区域定义:,Fluid,Fluid zone=,求解的流体计算域.,确定,Fluid material.,确定各种源项:,质量、运动、能量等,定义为多空介质,定义旋转等周期性运动.,定义各种运动方式.,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,