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1、計算傳熱學(xué)CFD軟件介紹/培訓(xùn),南京航空航天大學(xué) 能源與動力學(xué)院 2003.5,僅供內(nèi)部教學(xué)使用。如有任何版權(quán)問題，請和聯(lián)系,,邊界條件的設(shè)定,邊界條件Why and What,為了獲得物理問題（各種微分方程）的唯一解，必須對計算域邊界設(shè)定各種參數(shù)值. 如各種通量（熱通量、質(zhì)量通量）、運動狀況等. 邊界條件內(nèi)容: 定義邊界條件的位置信息 (如進口、固體壁面、對稱位置面) 確定邊界上的各種參數(shù)信息 邊界條件的具體內(nèi)容和計算中采用的物理模型、邊界條件的類型密切相關(guān). 必須仔細確定邊界條件的參數(shù) 直接影響了求解過程和所得到的結(jié)果.,分析流程,1. 來流條件 均勻性 非預(yù)混模型 考慮混合效果 2.
2、噴嘴進口 非預(yù)混模型 參數(shù)要求高 3. 噴嘴出口 預(yù)混模型 參數(shù)要求高,基本原則,設(shè)定在流體的進、出口 可以有利于收斂. 在垂直于邊界上不應(yīng)該 存在很大的參數(shù)梯度. 導(dǎo)致不同的結(jié)果. 減小邊界附近的網(wǎng)格 扭曲度. 導(dǎo)致計算早期誤差過大.,,基本的邊界類型,外部面 一般: Pressure inlet, Pressure outlet 不可壓: Velocity inlet, Outflow 可壓: Mass flow inlet, Pressure far-field 特殊: Inlet vent, outlet vent, intake fan, exhaust fan 其它: Wall
3、, Symmetry, Periodic, Axis 單元、區(qū)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,,邊界條件的定義Solver,選擇求解器 正對求解器選擇不同的邊界條件定義
4、器,邊界條件的定義Specify Type,選擇邊界對應(yīng)的幾何體 默認值：面 選擇邊界的類型. 鼠標(biāo)直接選取. 對定義好的邊界可以再操作 更改、刪除.,邊界條件的定義Specify Type,選擇邊界對應(yīng)的幾何體 默認值：體 選擇邊界的類型. 鼠標(biāo)直接選取. 對定義好的邊界可以再操作 更改、刪除.,邊界條件的定義Define,在Fluent中定義邊界條件的具體值 各種邊界條件的參數(shù) 可以重新定義邊界類型,重新定義邊界條件,一般邊界條件在預(yù)處理軟件中定義. 可以在Fluent中更改: Define Boundary Conditions... 選擇要更改的幾何體 從Type中選擇新的類型.,給定
5、邊界條件參數(shù),在 BC panels中直接賦值. 給選定的邊界設(shè)定: 從Zone菜單中選擇邊界. 點擊Set按鈕 利用Copy按鈕可以復(fù)制邊界條件. 邊界條件的內(nèi)容可以存盤， 也可以讀入. file write-bc and file read 利用 UDFs and Profiles可以 定義復(fù)雜的邊界條件,,Velocity Inlet,定義類型: Magnitude, Normal to Boundary Components Magnitude and Direction 默認值為均勻流動 適用于 incompressible flows. Static pressure 相應(yīng)分布
6、. Total pressure 同樣 用于 compressible flows 將有可能導(dǎo)致非物理解. 速度設(shè)定為負值時，可以用來表示出口. 但是必須要保證流量平衡.,Pressure Inlet (1),參數(shù)確定: Total Gauge Pressure 驅(qū)使流體運動的能量. Static Gauge Pressure 超音速流動時靜壓; 亞音速時忽略 從該邊界初始化時有用 Total Temperature 對于不可壓流作為靜溫. Inlet Flow Direction,Pressure Inlet (2),注意的是 Gauge pressure 必須給定. Operating p
7、ressure 定義: Define Operating Conditions 同時適用 compressible 和 incompressible flows. Fluent 計算時采用 static pressure and velocity 通過壓力面的通量由內(nèi)部條件和流動方向決定. 可以被用作模擬“Free”面.,Mass Flow Inlet,參數(shù)確定: (a) Mass Flow Rate or (b) Mass Flux (a) 給定恒定的流量 (b) 利用 profiles/UDF定義 Static Gauge Pressure 超音速有效 該邊界初始化有效. Total Te
8、mperature 對于不可壓流動為靜溫. Inlet Flow Direction 一般用于 compressible; 也可用于 incompressible flows. Total pressure 由輸入變量求得. 和 pressure inlet相比.收斂性差,Pressure Outlet,給定 static gauge pressure 作為出口處的環(huán)境壓力. 可以定義徑向的壓力分布. Backflow 收斂過程出現(xiàn) 最終結(jié)果如此. 方向是垂直于邊界. 適用于 compressible 和 incompressible flows 在超音速條件下，忽略所給定的壓力值. 可以被用
9、來模擬自由流.,Outflow,不需指定任何速度和壓力信息. 由內(nèi)部區(qū)域來傳遞信息. 邊界上保持流量平衡. 在Outflow面上所有參數(shù)梯度為零 近似于充分發(fā)展流 適用于 incompressible flows. 不能和 Pressure Inlet合用; 入口只能是 velocity inlet. 不能用來模擬密度隨時間變化的問題. 當(dāng)存在回流時，很難收斂 不能模擬最終結(jié)果存在回流的物理問題.,可以利用 Pressure Outlet 和 Outflow boundaries. Pressure Outlets Outflow: 出口流量定義如下: mi=FRWi/FRWi where
10、0 < FRW < 1. FRW 為 1 表示均勻分布,多通道出口,其它的邊界條件,Pressure Far Field 模擬 ideal gas law下的流動. 通常給定 free-stream Mach number 和靜態(tài)參數(shù) . Exhaust Fan/Outlet Vent 給定壓力損失系數(shù)（壓力降）以及環(huán)境參數(shù) Inlet Vent/Intake Fan 模擬風(fēng)扇運動. 給定壓力損失系數(shù)（壓力降）以及環(huán)境參數(shù),Wall Boundaries,速度：無滑移 切向速度和固壁面速度相等. 法向速度為零 可以定義壁面剪切力. 熱邊界: 幾種不同的條件 包括定義壁面厚度. 定義運動的壁面.
11、,,Symmetry and Axis Boundaries,Symmetry Boundary 簡化計算量. 不需任何參數(shù). 計算域和幾何形狀必須對稱: 對稱面上法向速度為零 所有的變量法向梯度為零 Axis Boundary 模擬二維軸對稱問題. 不需任何參數(shù).,,Periodic Boundaries,減小計算量. 計算域為周期性運動區(qū)域. 周期性旋轉(zhuǎn): 周期面上p = 0. 周期性平動: 在周期面上允許有限的p . 模擬充分發(fā)展流. 在Gambit中預(yù)先 定義為 translational.,區(qū)域定義: Fluid,Fluid zone = 求解的流體計算域. 確定Fluid material. 確定各種源項: 質(zhì)量、運動、能量等 定義為多空介質(zhì) 定義旋轉(zhuǎn)等周期性運動. 定義各種運動方式.,Porous Media,按照流體區(qū)域處理. 選擇 Porous Zone 項. 給定壓降參數(shù) 可以模擬多種物理現(xiàn)象 硫化床 過濾器 多孔平面,區(qū)域定義: Solid,只求解熱平衡方程. 確定固體類型 可以定義內(nèi)部的熱源 也可定義各種形式的運動狀態(tài).,
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