fluent边界条件讲座

,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,*,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 What,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.,如各种通量（热通量、质量通量）、运动状况等.,边界条件内容:,定义边界条件的,位置信息,(如进口、固体壁面、对称位置面),确定边界上的各种,参数信息,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.,必须仔细确定边界条件的参数,直接影响了求解过程和所得到的结果.,Fuel,Air,Combustor Wall,Manifold box,1,1,2,3,Nozzle,分析流程,1.,来流条件,均匀性,非预混模型,考虑混合效果,2.,喷嘴进口,非预混模型,参数要求高,3.,喷嘴出口,预混模型,参数要求高,基本原则,设定在流体的进、出口,可以有利于收敛.,在垂直于边界上不应该,存在很大的参数梯度.,导致不同的结果.,减小边界附近的网格,扭曲度.,导致计算早期误差过大.,2,1,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,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,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.,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.,可以被用作模拟“,Free”,面.,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,.,可以利用,Pressure Outlet,和,Outflow boundaries.,Pressure Outlets,Outflow:,出口流量定义如下:,m,i,=,FRW,i,/,FRW,i,where 0,FRW 1.,FRW,为 1 表示均匀分布,多通道出口,pressure-inlet(p,0,T,0,),pressure-outlet(,p,s,),2,velocity-inlet(v,T,0,),pressure-outlet(,p,s,),1,or,FRW,2,velocity inlet,FRW,1,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,.,Exhaust Fan/Outlet Vent,给定压力损失系数（压力降）以及环境参数,Inlet Vent/Intake Fan,模拟风扇运动.,给定压力损失系数（压力降）以及环境参数,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.,Porous Media,按照流体区域处理.,选择,Porous Zone,项.,给定压降参数,可以模拟多种物理现象,硫化床,过滤器,多孔平面,区域定义:,Solid,只求解热平衡方程.,确定固体类型,可以定义内部的热源,也可定义各种形式的运动状态.,