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fluent外流场边界条件设置

Fluent外流场边界条件设置

在计算流体力学领域，Fluent是一个广泛使用的计算流体动力学（CFD）软件包，用于模拟和分析流体流动和传热问题。在Fluent中，边界条件的设置对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。本文将重点介绍Fluent中外流场边界条件的设置。

1. 壁面边界条件

壁面是流体流动中最常见的边界之一，它可以是实际物体的表面，也可以是虚拟的边界。在Fluent中，壁面边界条件的设置直接影响着流动的速度和温度分布。常见的壁面边界条件有：

- 固定温度壁面：假设壁面具有固定的温度，适用于需要考虑热传导的问题，如热交换器。

- 固定热流壁面：假设壁面具有固定的热流，适用于需要考虑热辐射的问题，如太阳能集热器。

- 固定速度壁面：假设壁面具有固定的流体速度，适用于需要考虑流体动力学的问题，如风洞实验。

2. 入口边界条件

入口边界条件是指流体流动进入计算区域的位置。在Fluent中，入口边界条件的设置对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。常见的入口边界条件有：

- 固定速度入口：假设流体从入口进入计算区域时具有固定的速度，适用于需要考虑流体动力学的问题，如风洞实验。

- 固定压力入口：假设流体从入口进入计算区域时具有固定的压力，适用于需要考虑压力变化的问题，如管道流动。

- 固定质量流入口：假设流体从入口进入计算区域时具有固定的质量流率，适用于需要考虑质量守恒的问题，如喷气发动机。

3. 出口边界条件

出口边界条件是指流体流动离开计算区域的位置。在Fluent中，出口边界条件的设置对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。常见的出口边界条件有：

- 压力出口：假设流体从出口离开计算区域时具有固定的压力，适用于需要考虑压力变化的问题，如管道流动。

- 压力出流：假设流体从出口离开计算区域时具有与环境相等的压力，适用于需要考虑流体回流或循环的问题，如涡轮机。

- 非滑移壁面：假设流体从出口离开计算区域时与壁面无相对滑移，适用于需要考虑边界层效应的问题，如飞机机翼。

第六章 边界条件

介绍了fluent中可用的边界类型，什么情况下使用这些边界条件，如何定义，以及怎样定义边界侧形和体积源。

1. 边界条件定义概述

边界条件定义了你的物理模型中边界处的流动参数和热参数，因此对于你的fluent模拟是很重要的，它们的正确定义是很重要的。

分类：

i) 进出口边界类型

压力、速度、质量流量进口；进气口（inlet vent，intake fan）；压力出口，far－field 压力；流出量；排气口（outlet vent，exhaust fan）

ii) 壁面，repeating和pole边界类型

壁面，对称边界，周期性边界，轴

iii) 内部单元区域

流体，固体（多孔介质是一种流体区域）

iv) 内部面边界

风扇，辐射体，porous 泵，壁面，interior

1） 使用边界条件面板

你可以在面板上改变边界类型，如果有必要的话，但是你不能采用这种方法把zone 类型改变成周期性类型或者由周期性类型改变成zone类型。

Table 6.1.1: Zone Types Listed by Category

Category Zone Types

Faces Axis, outflow, mass flow inlet,

pressure far-field, pressure inlet,

pressure outlet, symmetry, velocity

inlet, wall, inlet vent, intake fan,

outlet vent, exhaust fan

Double-Sided Faces Fan, interior, porous jump, radiator,

wall

Periodic Periodic

Cells Fluid, solid (porous is a type of fluid

cell)

设置边界条件：边界条件是和zone相关联的，而不是单个的面或者单元

学习文档 仅供参考 边界条件设置问题

1、速度入口边界条件〔velocity-inlet〕：给出进口速度及需要计算的所有标量值。该边界条件适用于不可压缩流动问题。

Momentum 动量？ thermal 温度 radiation 辐射 species 种类

DPM DPM模型〔可用于模拟颗粒轨迹〕 multipahse 多项流

UDS〔User define scalar 是使用fluent求解额外变量的方法〕

Velocity specification method 速度标准方法 ： magnitude，normal to boundary 速度大小，速度垂直于边界；magnitude and direction 大小和方向；components 速度组成？

Reference frame 参考系：absolute绝对的；Relative to adjacent cell zone 相对于邻近的单元区

Velocity magnitude 速度的大小

Turbulence 湍流

Specification method 标准方法

k and epsilon K-E方程：1 Turbulent kinetic energy湍流动能；2 turbulent dissipation rate 湍流耗散率

Intensity and length scale 强度和尺寸 ： 1湍流强度 2 湍流尺度=0.07L〔L为水力半径〕

intensity and viscosity rate强度和粘度率：1湍流强度2湍流年度率

intensity and hydraulic diameter强度与水力直径：1湍流强度；2水力直径

学习文档 仅供参考 2、压力入口边界条件〔pressure-inlet〕：压力进口边界条件通常用于给出流体进口的压力和流动的其它标量参数，对计算可压和不可压问题都适合。 压力进口边界条件通常用于不知道进口流率或流动速度时候的流动，这类流动在工程中常见，如浮力驱动的流动问题。压力进口条件还可以用于处理外部或者非受限流动的自由边界。

问：用了很长时间的fluent ，但一直没有把压力出入口边界条件弄明白。请大侠给予正确指导... 有的文档说亚声速流下initial 是0或者不填，而有的出版物则把total 和initial 设置成几乎想等的值，或者差值为大气压，很困惑！

比如说在一个喷射（亚声速流）流场中，实际条件为喷嘴入口压力40MPa ，出口压力20MPa ，即流场内围压20MPa ，这时，在压力入口边界条件的总压、初始表压以及压力出口的表压分别应该设置多少？如果是超声速流，又有什么区别？

还有，operating condition下的operating pressure是否设置成0或者大气压有什么说法吗？ A ：有的出版物则把total 和initial 设置成几乎想等的值。

我在使用时一般也是采用这样的方法，严格来讲是有公式来计算的。但是这个值一般只是用于初始化，对结果影响不大，所以简单来讲就设置成和出口的一样。

这个值对流场的初始化有一定的影响，设置成0也不是不可以，但会增加迭代步数。

对于喷射而言，建议lz 将operating condition下的operating pressure设置为0 ，即是绝对压力。

二

最近用Fluent 做模拟的时候一直在使用压力出口边界，对其中出口温度、组分浓度等值的设置不是很明白，就仔细看了下Fluent User Guide，对压力出口边界描述如下：

Pressure outlet boundary conditions require the specification of a static (gauge

pressure at the outlet boundary........All other flow quantities are extrapolated from the

interior。因此，压力出口边界可以这样表述，即，给定出口压力，对流动中的其他物理量均有流场内部值差值得到。