cfd分析基础-边界条件和湍流

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1、流体机械结构创新设计技术——边界条件和湍流简介1、边界条件概况入口和出口边界条件速度边界速度分布图表湍流参数压力边界和其它壁面,对称,周期和轴对称边界内流域流体多孔介质移动区域固体内部面单元概况边界条件:直接描述边界上的流动情况.求解数学方程所必须.指定进入计算流域的通量.如，质量、动量和能量流体和固体区域以单元域来描述.材料和源项等通过单元域给定.边界和内面区域以面域来描述.边界上的数据通过面域给定.带孔板的管路流动中面和单元域关联inletoutletwallorifice(interior

2、)orifice_plateandorifice_plate-shadowfluid设置边界条件各区域在前处理过程中划分完成为特定的域设置边界条件:DefineBoundaryConditions...在Zone列表中选择域的名称.在zonetype列表中选择边界类型点击Set...按钮进行边界条件的设置亦可在图形界面中采用鼠标右键来选择边界进行设置.在以下情况下:不清楚具体域的位置且首次设置；模型中含两个以上同类型的边界时。.入口和出口条件描述流体流入和流出的边界条件类型:通用的压力入口压力出

3、口不可压缩流动速度入口出流条件根据不同的物理模型需要设定不同的边界参数.指导方针:有流体流入或流出的位置.有利于收敛.在边界方向避免出现过大的梯度.表示设置错误.减小边界上网格的斜度.可压缩流动质量流入口压力远场条件特殊条件通风入口,通风出口,进气风扇,排气风扇速度入口（velocityinlet）定义入口边界的速度向量和标量.知道入口处的详细速度分布时较好.默认条件为均匀的速度分布只适用于不可压缩流动.流动总（停滞）参数不固定.停滞参数根据速度分布的不同而变化.用于计算可压缩流动可能导致不符合物

4、理规律的结果.应避免在接近固体障碍物的位置设定速度入口条件.导致不符合物理规律的结果,不正确的速度场等问题应用速度分布图可选择应用UDF来定义入口边界的速度分布.速度分布图可以是空间相关或者时间相关.速度分布图还可以由以下手段制作:通过其它CFD分析结果获得速度分布图创建含坐标信息和边界数据的文本文件.速度分布图的超作:DefineProfiles在入口边界条件中选择.设定湍流参数当流动为湍流条件，入口、出口、远场边界条件等需要设定湍流参数:湍流动能k湍流耗散率在实际设置时可采用以下四种方式

5、设定:明确地设定k和设定湍流强度和湍流尺度设定湍流强度和湍流比率设定湍流强度和水力直径湍流强度和湍流尺度决定于上游条件等:涡轮的排除口Intensity=20%Lengthscale=1-10%叶片宽度孔板下游Intensity=10%Lengthscale=孔的尺寸水渠或管路中完全发展的流动Intensity=5%Lengthscale=水力直径压力边界条件压力边界条件需要输入参数为表压:操作压力的输入:DefineOperatingConditions以下情况可用压力条件:流速未知(如重力

6、驱动流动).出口处的自由流动.gaugepressureoperatingpressurepressureleveloperatingpressureabsolutepressurevacuum压力入口条件（pressureinlet）定义总压、温度和其它标量.超音速/初始表压:定义超音速流动的静压.对于不可压缩流动，可用于流场的初始化.总温:对于可压缩流动必须定义.对于不可压缩流动，可用于定义静温度.incompressibleflowscompressibleflows压力出口条件（press

7、ureoutlet）(1)定义出口静压.出口处外部环境的表压.径向压力平衡选项.逆向来流:在求解过程中或部分区域中出现.假设方向垂直于边界.可以减少收敛的难度.当逆流发生时，设定的静压值作为总压计算.压力出口条件（pressureoutlet）(2)不可压缩流动:输入静压定义出口边界条件其它所有边界参数通过内部流动计算获得.可压缩流动:如果局部超音速，则忽略静压输入.所有边界参数通过内部流动计算获得.当入口采用压力入口，则出口必须采用压力出口.出流（outflow）条件除了压力参数外，流域内流出的

8、流体在Outflow边界上流动参数的法向梯度为零.FLUENT通过内部流动的计算外推.对以下情况适用:事先不知道所计算问题的速度和压力.在出口的流动接近于充分发展条件的情况下比较合适.注:在有回流产生的情况下，采用压力出口条件代替出流条件可能更加有利于求解问题的收敛.出流（Outflow）条件的限制出流条件不能应用于:可压缩流动.在采用压力入口的情况下(通常可用速度入口代替):密度会改变的非定常流动.outflowconditionill-posedoutflowcondition