FLUENT13培训教材03边界条件-ANSYS公司ppt课件

1、A Pera Global Company PERA ChinaANSYS FLUENT 培训教材第三节：边界条件安世亚太科技北京A Pera Global Company PERA China定义边界条件n要确定一个有唯一解的物理问题，必须指定边界上的流场变量n指定进入流体域的质量流量、动量、能量等n定义边界条件包括:n确定边界位置n提供边界上的信息n边界条件类型和所采用的物理模型决定了边界上需要的数据n你需要注意边界上的流体变量应该是已知的或可以合理预估的n不好的边界条件对计算结果影响很大A Pera Global Company PERA China流体域n流体域是一系列单元的集合，在其

2、上求解所有激活的方程n需要选择流体材料n对多组分或多相流，流体域包含这些相的混合物n输入的选择项n多孔介质域n源项n层流域n固定值域n辐射域A Pera Global Company PERA China多孔介质n多孔介质是一种特殊的流体域n在 Fluid 面板中激活多孔介质域n通过用户输入的集总阻力系数来确定流动方向的压降n用来模拟通过多孔介质的流动，或者流过其他均匀阻力的物体n堆积床n过滤纸n多孔板n流量分配器n管束n输入各方向的粘性系数和惯性阻力系数A Pera Global Company PERA China固体域n固体域是一组只求解导热问题而不求解流动方程的单元集合n只需要输入材料

3、名称n选择项允许输入体积热源n如果临近固体域的单元是旋转周期边界，需要指定旋转轴n可以定义固体域的运动A Pera Global Company PERA ChinaFuelAirCombustor WallManifold box1Nozzle确定边界位置-例子n在本例中，入口条件有三个可能的位置:n进气管的上游n可以用均匀分布条件n考虑混合效应n非预混反应模型n需要更多单元n喷嘴进口平面n非预混反应模型n需要精确的入口分布n流动仍然是非预混的n3. 喷嘴出口平面n预混反应模型n需要精确的分布n由于进口边界对流场的影响很大，不建议使用123A Pera Global Company PERA

4、 China一般的建议n如果可能，边界的位置和形状能保证流体或者进入流体域，或者流出流体域n不是必须的，但这样能更好的收敛n垂直边界的方向不应该有大的梯度n不正确的设置n减少近边界的网格扭曲度n否则在计算早期会带来误差21Upper pressure boundary modified to ensure that flow always enters domain.A Pera Global Company PERA China边界条件类型n外部边界n通用nPressure InletnPressure Outletn不可压缩流nVelocity InletnOutflow (不建议用)n压

5、缩流nMass Flow InletnPressure Far Fieldn其他nWallnSymmetrynAxisnPeriodicn特定nInlet / Outlet VentnIntake / Exhaust Fann内部边界nFannInteriornPorous JumpnRadiatornWalln域nFluidnSolidnPorous mediaorificeoutletinletplate plate-shadowwallA Pera Global Company PERA China改变边界条件类型n域和域的类型在前处理阶段定义n要改变边界条件类型：n在 Zone 列表中

6、选择域名。n在 Type 下拉列表中选择希望的类型A Pera Global Company PERA China设定边界条件数据n在 BC 面板中设置n设定指定边界的条件:n在项目树中选择边界条件n在 Zone 列表中选择边界名称n点击 Editn边界条件数据可以从一个面拷贝到其他面n边界条件也可以通过 UDF和分布文件定义.n分布文件这样生成:n从其他CFD模拟写一个分布文件n创建一个有格式的文本文件 A Pera Global Company PERA China速度进口n指定速度n速度大小，垂直入口n方向分量n大小和方向n指定入口均匀速度分布。如用UDF或者分布文件，可以指定分布入口条

7、件n速度入口用于不可压流动，不建议用于压缩流n速度大小可以是负值，意味着出口。A Pera Global Company PERA China压力进口n压力入口适用于压缩和不可压缩流n压力入口被处理为从滞止点到入口的无损失过渡nFLUENT 计算静压和入口的速度n通过边界的流量随内部求解和指定的流动方向而改变n需要的输入n表总压n超音速 / 初始表压n入口流动方向n湍流量如是湍流的话）n总温 (如果有传热和/或压缩）Incompressible:Compressible:A Pera Global Company PERA China流量入口n流量入口是为可压缩流设计的，但也可以用于不可压流动

8、n调整总压以适合流量入口n比压力入口更难收敛n要求的信息n质量流量或流率n超音速/初始表压n如果当地为超音速，取静压，如果是亚音速，忽略此项。n如果初场由此边界设定的化，用于初场计算n总温 （在 Thermal 面板）n对不可压缩流取静温n指定方向A Pera Global Company PERA China压力出口n适用于压缩和不可压流动n如果流动在出口是超音速的，指定的压力被忽略n在外流或非封闭区域流动，作为自由边界条件n要求输入n表压 流体流入环境的静压。n回流量 当有回流发生时，起到进口的作用 n对理想气体可压缩流动，可以使用无反射出口边界条件 A Pera Global Compa

9、ny PERA China壁面边界条件n粘性流动中，壁面采用无滑移边界条件n可以指定剪切应力.n热边界条件n有几种类型的热边界条件。n对一维或薄壳导热计算，可以指定壁面材料和厚度细节会在传热课程介绍）。n对湍流可以指定壁面粗糙度n基于局部流场的壁面剪切应力和传热n壁面可以设置平移或旋转速度A Pera Global Company PERA China对称面和轴n对称面n不需要输入n流场和几何都需要是对称的:n对称面法向速度为零n对称面所有变量法向梯度为零n必须仔细确定正确的对称面位置n轴n轴对称问题的中心线n不需要输入n必须和X轴正向重合Symmetry PlanesAxisA Pera G

10、lobal Company PERA China周期边界条件n用来减少全局网格量n流场和几何必须是旋转周期对称或平移周期对称n旋转周期对称n通过周期面的P = 0 n在流体域中必须指定旋转轴n平移周期对称n通过周期面的P必须有限n模型是充分发展条件.n指定每个周期的平均 P 或质量流量n如果没有在网格阶段定义周期条件，可以在FLUENT TUI中用下面命令指定/mesh/modify-zones/make-periodicTranslationally periodic planes2D Tube Heat ExchangerFlowRotationallyperiodicplanesA Pe

11、ra Global Company PERA China内部边界面n只在单元的面上定义:n内部边界面的厚度为零n内部边界面上的变量可以突变n用来实现下面一些物理模型:n风扇n散热器n多孔突变区域n相比多孔介质模型更易收敛n内部面A Pera Global Company PERA ChinaCase 设置的复制n要复制一个 case 设置:n通过TUI命令读写边界条件 /file/write-bc 创建一个边界条件文件/file/read-bc 读入一个边界条件文件n可以把二维case 的设置读入到三维 case中inlet-1inlet-2outlet-2outlet-1fluidinlet

12、-1inlet-2outlet-2outlet-12D Flow Domain (approximation)Actual 3D Flow DomainA Pera Global Company PERA China总结n边界域用来控制求解时的外部和内部边界，有许多边界类型用来定义不同的边界信息n实体域用来赋予流体或固体材料n选择项包括多孔介质域、层流域、固定值域等n使用对称面和周期边界条件能减少计算量n未介绍的其他边界条件类型见附录n远场压力n排气扇 / 出风口n进风口 / 抽气扇n出口A Pera Global Company PERA China附录A Pera Global Compa

13、ny PERA China其他边界条件n压力远场条件n用来模拟无穷远处的可压缩自由流，输入静压和自由流马赫数n只有密度是用理想气体计算时可以使用压力远场条件n压力出口的目标质量流量选项不能用于多相流）n固定压力出口的流量常数或UDF）n用 TUI可以设置迭代方法n排气扇 / 出风口n用指定的压升/压降系数以及环境压力和温度模拟排气扇或出风口的条件n进风口 / 抽气扇n用指定的压降/压升系数以及环境压力和温度模拟进风口或进气扇的条件n对LES/DES模拟的进口边界，在湍流模型一节中介绍A Pera Global Company PERA ChinaOutflown不需要压力或速度信息n出口平面的数据由内部数据外插得到n边界上加入质量流量平衡n所有变量的法向梯度为零n流体在边界为充分发展noutflow 边界针对不可压缩流动n不能和压力进口同时使用必须和速度进口一起使用）n不能用于变密度的非稳态流动n有回流时收敛性很差.n最终解如有回流，不能使用此条件A Pera Global Company PERA China多出口模拟n多出口流动可以使用压力出口或outflown压力出口 要求知道下游压力，FLUENT计算每个出口的流量比例nOutflow:n流量比例由 Flow