边界条件的设定

会计学1边界条件的设定边界条件——WhyandWhat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.第1页/共26页FuelAirCombustorWallManifoldbox1123Nozzle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第2页/共26页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.21第3页/共26页基本的边界类型外部面一般:Pressureinlet,Pressureoutlet不可压:Velocityinlet,Outflow可压:

Massflowinlet,Pressurefar-field特殊:Inletvent,outletvent,intakefan,exhaustfan其它:Wall,Symmetry,Periodic,Axis单元、区域FluidandSolid相交面Fan,Interior,PorousJump,Radiator,WallsinletoutletwallinteriorOrifice_plate

andorifice_plate-shadow第4页/共26页基本流程GambitBoundaryTypeFluidTypeFluentSolverSelectBoundarySetParameters第5页/共26页边界条件的定义——Solver选择求解器正对求解器选择不同的边界条件定义器第6页/共26页边界条件的定义——SpecifyType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.第7页/共26页边界条件的定义——SpecifyType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.第8页/共26页边界条件的定义——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第9页/共26页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

BoundaryConditions...选择要更改的几何体从Type中选择新的类型.第10页/共26页给定边界条件参数在BCpanels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.filewrite-bcandfileread利用UDFsandProfiles可以定义复杂的边界条件第11页/共26页VelocityInlet定义类型:Magnitude,NormaltoBoundaryComponentsMagnitudeandDirection默认值为均匀流动适用于incompressibleflows.Staticpressure相应分布.Totalpressure同样用于compressibleflows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.第12页/共26页PressureInlet(1)参数确定:TotalGaugePressure驱使流体运动的能量.StaticGaugePressure超音速流动时静压;亚音速时忽略从该边界初始化时有用TotalTemperature对于不可压流作为静温.InletFlowDirectionIncompressibleflows:Compressibleflows:第13页/共26页PressureInlet(2)注意的是Gaugepressure必须给定.

Operatingpressure定义:DefineOperatingConditions同时适用compressible和incompressibleflows.Fluent计算时采用staticpressureandvelocity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.第14页/共26页MassFlowInlet参数确定:(a)MassFlowRateor(b)MassFlux(a)给定恒定的流量(b)利用profiles/UDF定义StaticGaugePressure超音速有效该边界初始化有效.TotalTemperature对于不可压流动为静温.InletFlowDirection一般用于compressible;也可用于incompressibleflows.Totalpressure由输入变量求得.和pressureinlet相比.收敛性差第15页/共26页PressureOutlet给定staticgaugepressure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incompressibleflows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.第16页/共26页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incompressibleflows.不能和PressureInlet合用;入口只能是velocityinlet.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.第17页/共26页可以利用PressureOutlet和Outflowboundaries.PressureOutletsOutflow:出口流量定义如下:mi=FRWi/FRWiwhere0<FRW<1.

FRW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)1orFRW2velocityinletFRW1第18页/共26页其它的边界条件PressureFarField模拟idealgaslaw下的流动.通常给定free-streamMachnumber和静态参数.ExhaustFan/OutletVent给定压力损失系数（压力降）以及环境参数InletVent/IntakeFan模拟风扇运动.给定压力损失系数（压力降）以及环境参数第19页/共26页WallBoundaries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.第20页/共26页SymmetryandAxisBoundariesSymmetryBoundary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AxisBoundary模拟二维轴对称问题.不需任何参数.symmetryplanes第21页/共26页PeriodicBoundaries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.Translationallyperiodicplanes2DtubeheatexchangerflowRotationallyperiodicplanes第22页/共26页区域定义:FluidFluidzone=求解的流体计算域.确定Fluidmaterial.