ansys設置邊界條件
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
ansys設置邊界條件的視頻教程
完全掌握workbench邊界條件設置和加載設置
workbench邊界條件設置和加載設置。 筆者沒有見過一本教材，將它們全部徹底的說清楚。 但愿本教程可以完成這個任務。
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ansys設置邊界條件的實例教程
2、Layer Stack中的邊界條件設置
在Layer Stack中對于邊界條件的設置都位于Analysis區域，如下圖，包括Etch，Rough和Solver三個部分，對每一個金屬層，都可以指定這三項設置。
? Etch：控制本層的橫截面形狀。
Etch factor（蝕刻因子）定義如下：
etch_factor = layer_thickness / (bottom_dimension - top_dimension) / 2
當top值大于bottom時，蝕刻因子為負，top值小于bottom時，蝕刻因子為正。在HFSS中，只有信號層具有蝕刻因子，介質層和負信號層不具有信號因子。
? Rough：設置本層的金屬表面粗糙度。
金屬表面粗糙度與傳導損耗有關。其中Top，Bottom和Side的表面粗糙度都可以獨立設置。對于Groisse模型，可將表面粗糙度模型定義為值或變量，Groisse是傳統模型，不具有因果性，僅適用于頻域計算。最大阻抗倍增因子限制為2，對應高度拋光導體表面。傳統項目默認使用Groisse模型。對于Huray模型，還需要設置Nodule radius和Hall-Huray surface ratio。Huray模型具有因果性。
? Solver控制HFSS 3D Layout在低頻時對本層金屬的處理方法。
推薦使用DC thickness，并設置為Effective，可以在只使用面網格的情況下，準確計算金屬的低頻損耗。
文章來源于南京安世亞太，作者朱秀珍
展開 邊界條件設置圖片
4.出口邊界條件
出口邊界條件包含了靜壓力出口和“出口”。靜壓力出口比較常用，通常需要設置背壓值，在考慮到熱交換的時候也需要設置溫度參考值；靜壓力出口無法指定速度的方向；靜壓力出口可以配合所有的入口邊界條件來使用。
出口的位置也會對整個流場起著關鍵性作用，不同的出口位置也會導致整個流場的分布不同。如下圖所示。入口處氣流為均勻的法向方向，出口為靜壓力出口相同的背壓，相同的出口面積。但出口位置不同導致整場的速度分布不同。左圖的出入口之間的夾角較小，氣流分布相對流暢。右圖出入口之間夾角較大，導致整個氣流的流動向出口處偏轉。
“出口”出口邊界條件可以設置不同出口之間的流量的分配比率。不同的的分配比率影響整個流場的分布不同。仍使用第一個案例來說明“出口”邊界類型對流場的影響，如下圖所示。左圖為靜壓力出口，兩出口的背壓相同，由于出口管路的內徑大小不同造成出口管路的壓損不同，內徑較小的壓損較大流量較小，內徑較大的壓損較小流量
較大。往往在計算時求解域只保留的一段模型，對于1，2的背壓有時無法直接給出，但是可以給出的是1，2之間的流量分配比率。在這種情況下可以使用“出口”這種邊界條件來反映真實的工況。
展開 在CFD計算時邊界條件的設置是十分重要的一個環節，邊界條件的準確與否會直接影響最終的計算結果，計算的收斂速度，計算假設的合理性等等。邊界條件表示的是使用數學的方法將求解域與外部空間相互作用的結果，使用邊界上條件進行假設。值得注意的是一個CFD求解精度只能達到邊界條件的精度。
1.邊界條件類型概述
從求解空間上分可以分為內流場和外流場：
下圖是內流場示意圖，一般類型的內流場包含了入口、出口和壁面。入口有速度入口、質量流量入口和總壓入口；出口有出口和靜壓出口；壁面有光滑壁面、粗糙壁面、移動壁面、絕熱壁面等等。在STARCCM+中使用不同的圖標表示出來。
下圖是外流場示意圖，一般類型的外流場包含了入口、出口和壁面。入口有速度入口、質量流量入口和總壓入口；出口有出口和靜壓出口；目標壁面有光滑壁面、粗糙壁面、移動壁面、絕熱壁面等等；地面有光滑壁面、粗糙壁面、移動壁面、絕熱壁面等等；頂部面有對稱和滑移等。在STARCCM+中使用不同的圖標表示出來。
2.壁面邊界條件
在流動狀態下壁面邊界條件包含三種情況，剪切應力的假設、表面粗糙度假設、表面速度假設。如下圖所示，剪切應力假設：當表面設置為滑移狀態時表面速度與求解域內第一層網格內速度相等，反之當表面無滑移時表面速度為0；粗糙度假設：當表面設置為0時表面速度將不受粗糙度K的影響，反之則受影響；表面速度假設：相當于在壁面設置了速度矢量，表面的速度為u不再為0，那么整個求解域的計算將受到壁面速度u的影響。
表面速度假設對整場速度分布的影響最大，以一個案例來解釋對整場速度分布的影響如下圖所示。求解域有一個進口，兩個出口，最頂部的壁面考慮靜止和移動后對整場速度的影響。
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<p>新國標GB38083-2022（<span style="color: rgb(4, 4, 4);">代替GB/T 31467.3-2015</span>）中對新能源電池pack的結構強度進行了強制性的要求。在設計階段，各主機廠都將電池pack需通過國標強度仿真（包括擠壓、隨機振動、沖擊和模擬碰撞等工況）作為必要條件。本腳本針對abaqus求解器開發，可一鍵完成電池pack國標要求工況邊界條件的設置
4.出口邊界條件
出口邊界條件包含了靜壓力出口和“出口”。靜壓力出口比較常用，通常需要設置背壓值，在考慮到熱交換的時候也需要設置溫度參考值；靜壓力出口無法指定速度的方向；靜壓力出口可以配合所有的入口邊界條件來使用。
出口的位置也會對整個流場起著關鍵性作用，不同的出口位置也會導致整個流場的分布不同。如下圖所示。入口處氣流為均勻的法向方向，出口為靜壓力出口相同的背壓，相同的出口面積
3.入口邊界條件
入口邊界條件包含的速度入口、質量流量入口和停滯入口。在計算前是需要對氣流的方向進行指定的。在一般情況下只考慮三種情況如下圖所示，邊界幾何法向指定：氣流方向與入口邊界垂直；參考角度：設置與邊界形成的夾角；坐標合成：設置局部或全局坐標系上各個分量。
入口邊界的氣流方向不同對結果影響較大，以一個案例來說明在不同角度下整場的速度分布，如下圖
在CFD計算時邊界條件的設置是十分重要的一個環節，邊界條件的準確與否會直接影響最終的計算結果，計算的收斂速度，計算假設的合理性等等。邊界條件表示的是使用數學的方法將求解域與外部空間相互作用的結果，使用邊界上條件進行假設。值得注意的是一個CFD求解精度只能達到邊界條件的精度。
1.邊界條件類型概述
從求解空間上分可以分為內流場和外流場：
下圖是內流場示意圖
ANSYS Fluent 邊界條件outflow自由出口的介紹及使用。
一、outflow簡介
當出口壓力與速度均未知時，可以使用Outflow邊界條件。該邊界通常無需定義任何物理參數，Fluent利用計算域內部信息通過數值外插獲取該邊界上的物理量分布。
Fluent將outflow邊界視作充分發展邊界，假設該邊界上的流動滿足充分發展流動假設。充分發展的流動是流動速度分布
<p><strong>0. 寫在前面</strong></p><p> </p><p>本來想寫一篇Fluent邊界條件設置的文章，結果發現內容太多，因此退而求其次，想寫進出口邊界設置的文章，發現內容還是太多，最后就寫了這篇單單介紹邊界湍流參數設置的文章，結果內容還是將近3000字。</p><p><br></p><p>本文干貨較多，通過對文章的閱讀，相信對于邊界湍流參數的設置大家不會有任何問題。</p
Ansys Fluent中的操作條件（Operating Conditions）并不在左側結構樹中進行設置，是很多用戶容易忽略的一個地方，而操作條件沒有設置好或者是理解不夠，會造成計算誤差變大、出現一些看似“奇怪”的結果。
在Ansys Fluent中Ribbon欄里，通過Define標簽頁下的Operating Conditions中可以進入設置。操作條件對話框中顯示需要設置
1、空氣盒子與輻射邊界
1) 不同于HFSS，在HFSS 3D Layout中，空氣盒子及其上的輻射邊界是默認存在的，不用專門添加。默認情況下不顯示空氣盒子，用戶可點擊菜單欄設置。Layout-Draw HFSS Air Box，如下：
2) 如果需要修改空氣盒子設置，點擊菜單欄HFSS 3D Layout--HFSS Extents…，
對于三維實體，往往會遇到取對稱單元開展計算的情況。我們需要對實體設置邊界，此外在做結果顯示的時候也希望能對結果進行顯示，能完整顯示實體的結果云圖，而非對稱單元的結果云圖。以下操作基于Workbench進行。
首先對Workbench進行設置。Workbench暫時默認無法對模型進行擴展顯示，如果需要擴展顯示整體模型，還需進行手動設置。打開Workbench，在主界面中依次選擇工具(Tool)-
