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,