fluent边界条件(一)

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Figure 1: 通风口面板

指定损失系数

通风口被假定为无限薄,而且通过通风口的压降被假定与流体的动压头成比例,同时也要使用决定损失系数的经验公式。压降D p和垂直于通风口的速度分量v之间的关系式如下:

?p?kL12?v 2其中r是流体密度,k_L无量纲损失系数。

注意:D p是流向压降,因此即使是在回流中,通风口都会出现阻力。 你可以定义通过通风口的损失系数为常量、多项式、分段线性函数或者垂向速度的分段多项式函数。定义这些函数的面板和定义温度相关属性的面板相同,详情请参阅使用温度相关函数定义属性一节。

排气扇边界条件

排气扇边界条件用于模拟具有指定压力跳跃和周围(流出)环境压力的外部排气扇

排气扇边界条件的输入

排气扇边界条件需要输入: ? 静压 ? 回流条件

? 总温即驻点温度(用于能量计算)。 ? 湍流参数(对于湍流计算)

? 化学组分质量百分数(对于组分计算)。 ? 混合分数和变化(对于PDE燃烧计算)。 ? 发展变量(对于预混和燃烧计算)。

? 二级相的体积分数(对于多相流计算)

? 辐射参数(对于P-1模型、DTRM或者DO模型的计算) ? 离散相边界条件(对于离散相计算) ? 压力跳跃

上面的所有值都由排气扇面板输入(Figure 1),它是从边界条件打开的(见设定边界条件一节)。

前四项的指定方法和压力出口边界的方法相同。详情请参阅压力出口边界的输入一节。压力跳跃的指定在指定压力跳跃一节中描述。

Figure 1: The Exhaust Fan Panel

指定压力跳跃

FLUENT中模拟了排气扇,排气扇被假定为无限薄,并且通过排气扇具有不连续的压力升高,它是垂直于排气扇的当地流体速度的函数。你可以定义通过排气扇的压力跳跃为常量、多项式、分段线性函数或者分段多项式函数。定义这些函数的面板和定义温度相关属性的面板相同,详情请参阅使用温度相关函数定义属性一节。

模拟排气扇必须小心谨慎,要保证通过排气扇向前的流动压力有所升高。在回流算例中,排气扇被看成具有同一损失系数的进气口。

壁面边界条件

壁面边界条件用于限制流体和固体区域。在粘性流动中,壁面处默认为非滑移边界条件,但是你也可以根据壁面边界区域的平动或者转动来指定切向速度分量,或者通过指定剪切来模

拟滑移壁面(你也可以在FLUENT中用对称边界类型来模拟滑移壁面,但是使用对称边界就需要在所有的方程中应用对称条件。详情请参阅对称边界条件一节)。

在当地流场的详细资料基础上可以计算出流体和壁面之间的剪应力和热传导。

壁面边界的输入 概述

壁面边界条件需要输入下列信息: ? 热边界条件(对于热传导计算)

? 速度边界条件(对于移动或旋转壁面) ? 剪切(对于滑移壁面,此项可选可不选)

? 壁面粗糙程度(对于湍流,此项可选可不选) ? 组分边界条件(对于组分计算) ? 化学反应边界条件(对于壁面反应)

? 辐射边界条件(对于P-1模型、DTRM或者DO模型的计算) ? 离散相边界条件(对于离散相计算)

在壁面处定义热边界条件

如果你在解能量方程,你就需要在壁面边界处定义热边界条件。在FLUENT中有五种类型的热边界条件: ? 固定热流量 ? 固定温度 ? 对流热传导 ? 外部辐射热传导

? 外部辐射热传导和对流热传导的结合

如果壁面区域是双边壁面(在两个区域之间形成界面的壁面,如共轭热传导问题中的流/固界面)就可以得到这些热条件的子集,但是你也可以选择壁面的两边是否耦合。详情请参阅在壁面处定义热边界条件。

下面各节介绍了每一类型的热条件的输入。如果壁面具有非零厚度,你还应该设定壁面处薄壁面热阻和热生成的相关参数,详情请参阅在壁面处定义热边界条件。

热边界条件由壁面面板输入(Figure 1),它是从边界条件打开的(见设定边界条件一节)。

Figure 1:壁面面板

对于固定热流量条件,在热条件选项中选择热流量。然后你就可以在热流量框中设定壁面处热流量的适当数值。设定零热流量条件就定义了绝热壁,这是壁面的默认条件。

选择固定温度条件,在壁面面板中的热条件选项中选择温度选项。你需要指定壁面表面的温度。壁面的热传导可以用温度边界条件一节中的方程1或3来计算。

对于对流热传导壁面,在热条件中选择对流。输入热传导系数以及自有流温度,FLUENT就会用对流热传导边界条件中的方程1来计算壁面的热传导。

如果你所模拟的是从外界而来的辐射热传导,你可以在壁面面板中激活辐射选项,然后设定外部发射率以及外部辐射温度。

如果选择混合选项,你就可以选择对流和辐射结合的热条件。对于这种条件,你需要设定热传导系数、自由流温度、外部发射率以及外部辐射温度。

默认情况下壁面厚度为零。然而你可以结合任何的热条件来模拟两个区域之间材料的薄层。例如:你可以模拟两个流体区域之间的薄金属片的影响,固体区域上的薄层或者两个固体区域之间的接触阻力。FLUENT会解一维热传导方程来计算壁面所提供的热阻以及壁面内部的热生成。

在热传导计算中要包括这些影响,你就需要指定材料的类型,壁面的厚度以及壁面的热生成速度。在材料名字下拉菜单中选择材料类型,然后在壁面厚度框中指定厚度。壁面的热阻为D x/k,其中k是壁面材料的热传导系数,D x是壁面厚度。你所设定的热边界条件将在薄壁面的外部指定,如图2所示,其中T_b壁面处所指定的固定温度。

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