fluent边界条件.ppt

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1、计算传热学CFD软件介绍/培训 南京航空航天大学 能源与动力学院 2003.5仅供内部教学使用。如有任何版权问题，请和联系边界条件的设定边界条件Why and Whatu为了获得物理问题（各种微分方程）的唯一解，必须对计算域边界设定各种参数值.n如各种通量（热通量、质量通量）、运动状况等.u边界条件内容:n定义边界条件的位置信息(如进口、固体壁面、对称位置面)n确定边界上的各种参数信息u边界条件的具体内容和计算中采用的物理模型、边界条件的类型密切相关.u必须仔细确定边界条件的参数n直接影响了求解过程和所得到的结果.FuelAirCombustor WallManifold box1123Noz

2、zle分析流程n1.来流条件l均匀性l非预混模型l考虑混合效果n2.喷嘴进口l非预混模型l参数要求高n3.喷嘴出口l预混模型l参数要求高基本原则n设定在流体的进、出口l可以有利于收敛.n在垂直于边界上不应该 存在很大的参数梯度.l导致不同的结果.n减小边界附近的网格 扭曲度.l导致计算早期误差过大.21基本的边界类型u外部面n一般一般:Pressure inlet,Pressure outletn不可压不可压:Velocity inlet,Outflown可压可压:Mass flow inlet,Pressure far-fieldn特殊特殊:Inlet vent,outlet vent,in

3、take fan,exhaust fann其它其它:Wall,Symmetry,Periodic,Axisu单元、区域nFluid and Solidu相交面nFan,Interior,Porous Jump,Radiator,WallsinletoutletwallinteriorOrifice_plate and orifice_plate-shadow基本流程GambitBoundary TypeFluid TypeFluentSolverSelect BoundarySet Parameters边界条件的定义Solvern选择求解器n正对求解器选择不同的边界条件定义器边界条件的定义Sp

4、ecify Typen选择边界对应的几何体l默认值：面n选择边界的类型.l鼠标直接选取.n对定义好的边界可以再操作l更改、删除.边界条件的定义Specify Typen选择边界对应的几何体l默认值：体n选择边界的类型.l鼠标直接选取.n对定义好的边界可以再操作l更改、删除.边界条件的定义Definen在Fluent中定义边界条件的具体值l各种边界条件的参数l可以重新定义边界类型重新定义边界条件u一般边界条件在预处理软件中定义.u可以在Fluent中更改:Define Boundary Conditions.n选择要更改的几何体n从Type中选择新的类型.给定边界条件参数u在 BC panels

5、中直接赋值.n给选定的边界设定:l从Zone菜单中选择边界.l点击Set按钮n利用Copy按钮可以复制边界条件.u边界条件的内容可以存盘，也可以读入.nfile write-bc and file readu利用 UDFs and Profiles可以 定义复杂的边界条件Velocity Inletu定义类型:nMagnitude,Normal to BoundarynComponentsnMagnitude and Directionu默认值为均匀流动u适用于 incompressible flows.nStatic pressure 相应分布.nTotal pressure 同样n用于 c

6、ompressible flows 将有可能导致非物理解.u速度设定为负值时，可以用来表示出口.n但是必须要保证流量平衡.Pressure Inlet(1)u参数确定:nTotal Gauge Pressurel驱使流体运动的能量.nStatic Gauge Pressurel超音速流动时静压;l亚音速时忽略l从该边界初始化时有用nTotal Temperaturel对于不可压流作为静温.nInlet Flow DirectionIncompressible flows:Compressible flows:Pressure Inlet(2)u注意的是 Gauge pressure 必须给定.

7、n nOperating pressure 定义:Define Operating Conditionsu同时适用 compressible 和 incompressible flows.nFluent 计算时采用 static pressure and velocity n通过压力面的通量由内部条件和流动方向决定.u 可以被用作模拟“Free”面.Mass Flow Inletu参数确定:n(a)Mass Flow Rate or(b)Mass Fluxl(a)给定恒定的流量l(b)利用 profiles/UDF定义nStatic Gauge Pressurel超音速有效l该边界初始化有效.

8、nTotal Temperaturel对于不可压流动为静温.nInlet Flow Directionu一般用于 compressible;也可用于 incompressible flows.nTotal pressure 由输入变量求得.n和 pressure inlet相比.收敛性差Pressure Outletu给定 static gauge pressuren作为出口处的环境压力.n可以定义径向的压力分布.uBackflown收敛过程出现n最终结果如此.n方向是垂直于边界.u适用于 compressible 和 incompressible flowsn在超音速条件下，忽略所给定的压力

9、值.u可以被用来模拟自由流.Outflowu不需指定任何速度和压力信息.n由内部区域来传递信息.n边界上保持流量平衡.u在Outflow面上所有参数梯度为零n近似于充分发展流u适用于 incompressible flows.n不能和 Pressure Inlet合用;入口只能是 velocity inlet.n不能用来模拟密度随时间变化的问题.u当存在回流时，很难收敛n不能模拟最终结果存在回流的物理问题.u可以利用 Pressure Outlet 和 Outflow boundaries.nPressure OutletsnOutflow:l出口流量定义如下:nmi=FRWi/FRWi wh

10、ere 0 FRW 1.nFRW 为 1 表示均匀分布多通道出口pressure-inlet(p0,T0)pressure-outlet(ps)2velocity-inlet(v,T0)pressure-outlet(ps)1orFRW2velocity inletFRW1其它的边界条件uPressure Far Fieldn模拟 ideal gas law下的流动.n通常给定 free-stream Mach number 和静态参数.uExhaust Fan/Outlet Ventn给定压力损失系数（压力降）以及环境参数uInlet Vent/Intake Fann模拟风扇运动.n给定压力

11、损失系数（压力降）以及环境参数Wall Boundariesu速度：无滑移n切向速度和固壁面速度相等.n法向速度为零n可以定义壁面剪切力.u热边界:n几种不同的条件n包括定义壁面厚度.u定义运动的壁面.Symmetry and Axis BoundariesuSymmetry Boundaryn简化计算量.n不需任何参数.n计算域和几何形状必须对称:l对称面上法向速度为零l所有的变量法向梯度为零uAxis Boundaryn模拟二维轴对称问题.n不需任何参数.symmetry planesPeriodic Boundariesu减小计算量.u计算域为周期性运动区域.u周期性旋转:n周期面上p=

12、0.u周期性平动:n在周期面上允许有限的p.l模拟充分发展流.l在Gambit中预先 定义为 translational.Translationally periodic planes2D tube heat exchangerflowRotationally periodic planes区域定义:FluiduFluid zone=求解的流体计算域.u确定Fluid material.u确定各种源项:n质量、运动、能量等u定义为多空介质u定义旋转等周期性运动.u定义各种运动方式.Porous Mediau按照流体区域处理.n选择 Porous Zone 项.n给定压降参数u可以模拟多种物理现象n硫化床n过滤器n多孔平面区域定义:Solidu只求解热平衡方程.u确定固体类型u可以定义内部的热源u也可定义各种形式的运动状态.