Fluent出口壓力的案例
六.壓力山大---Fluent出現的壓力大全解
<p> 在FLUENT中存在多個壓力，如操作壓力、表壓力、絕對壓力、總壓力等，為什么定義如此多的壓力呢？主要是為了能夠精確描述某些物理現象，因此不同的物理場適用于不同的壓力。今天我們來詳細的講解一下這些壓力的意義及其應用場合。</p><p> </p><p> <strong> </strong>首先我們來說一說操作壓力，<strong>對于所有流動，ANSYS Fluent內部使用表壓即相對壓力。當需要絕對壓力時，它是通過將工作壓力加到相對壓力上而產生的</strong>[-fluent help文檔]<strong>。</strong>因此從fluent后處理得到的壓強值都很小，這里的壓強即為<strong>表壓</strong>。在這個相對壓強的基礎上，存在一個壓強即為操作壓強。在Define——Operating Conditions…中，所示的Operating Pressure是操作壓強，默認的操作壓強為一個大氣壓101325Pa。操作壓強有點類似于工況的環境壓力。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZyibBZENW06pvwfZXCZSPyiaN76ibrdbicZDiae4icHicT5N0IF3LM3d7floAYaRyIutv0cJWQMBLg6tnPCjg/640?
展開 ANSYS Fluent 邊界條件（二）之outflow自由出口
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(和/或其他性質的分布，如溫度)在流動方向上不變的流動。需要注意的是，在Outflow邊界上只有法向方向的擴散通量為零，切向方向依然可以存在梯度。
二、使用限制
入口為壓力入口時，不可以使用outflow，此時應該使用壓力出口；
outflow邊界不能用于可壓縮流動，不可壓縮流動最好用壓力出口；
在不可壓縮的情況下，歐拉模型或混合多相模型可以使用outflow邊界。但如果出口可能產生回流，或流場在出口位置非充分發展時，通常使用壓力出口邊界。
三、使用說明
在完全展開的流中，流出邊界條件是遵循的，其中出口方向上所有流動變量的擴散通量為零。但是，也可以在流動尚未完全展開的物理邊界處定義流出邊界，如果出口處的零擴散通量假設預計會對流動解決方案產生很小的影響，則可以放心使用。
位置A作為Outflow邊界通常會計算不收斂，計算結果通常是無效的。因為該位置存在嚴重的流動回流，通過該邊界的質量流量是不確定的。此時應當使用壓力出口邊界；
位置B位于后向臺階再循環再附點附近。在該位置使用Outflow邊界是不合適的。該位置垂直于出口平面的梯度很大，可以預料到該邊界對上游流場影響較大，因此在該位置選擇Outflow邊界是不合適的；
位置C所示的出口邊界位于流動充分發展的區域。
展開 FLUENT中的壓力關系（2）：壓力入口
上次談過不可壓縮流動中速度入口，自由出口邊界組合的計算模型內各種壓力關系，本次采用相同的模型，不過使用壓力邊界。
FLUENT中壓力邊界包括壓力入口邊界及壓力出口邊界。
入口：壓力入口，總壓500Pa
出口：壓力出口，靜壓0Pa
其他條件保持不變。
1、進出口流量統計
圖 1 流量統計
利用Report中的Flux進行流量統計，如圖1所示，可以看出，在不可壓縮流動中，進出口流量是守恒的。
2、各種壓力統計
利用Report中的Surface Integral進行壓力統計，這里取Area-Weighted Average。
圖 2壓力統計
圖2為各種壓力統計，從圖中的數據可以得出以下結論：
（1）入口設置的是總壓，但靜壓不為0，出口設置的靜壓為0，統計得出的靜壓與設置值一致。
（2）入口與出口動壓基本保持一致，由于流量守恒，所以出口與入口平均速度保持一致，它們的細微差別在于出口位置速度分布不一致所造成，近似可認為它們一致。
（3）入口總壓統計值為500Pa，與輸入值保持一致。出口總壓358.87Pa，與入口總壓并不一致，因此在不可壓流動問題中，流量守恒，總壓不守恒。
（4）絕對壓力值=靜壓值+參考壓力值101325。
（5）總壓=靜壓+動壓。
3、進出口平均速度
圖 3速度統計
從圖3所示的速度統計可以看出，進出口速度值相同（因為流量守恒）。
4、考察整個計算域
計算域內總壓不守恒，因為計算中考慮了粘性，粘性力會導致能量損失。下面將粘性模型改為無粘流Inviscid，如圖4所示。
圖 4無粘流動
無粘計算的總壓統計結果如圖5所示。
展開 FLUENT中的各種壓力關系—壓力邊界
上次談過不可壓縮流動中速度入口，自由出口邊界組合的計算模型內各種壓力關系，本次采用相同的模型，不過使用壓力邊界。
FLUENT中壓力邊界包括壓力入口邊界及壓力出口邊界。
入口：壓力入口，總壓500Pa
出口：壓力出口，靜壓0Pa
其他條件保持不變。
1、進出口流量統計
圖 1 流量統計
利用Report中的Flux進行流量統計，如圖1所示，可以看出，在不可壓縮流動中，進出口流量是守恒的。
2、各種壓力統計
利用Report中的Surface Integral進行壓力統計，這里取Area-Weighted Average。
圖 2 壓力統計
圖2為各種壓力統計，從圖中的數據可以得出以下結論：
（1）入口設置的是總壓，但靜壓不為0，出口設置的靜壓為0，統計得出的靜壓與設置值一致。
（2）入口與出口動壓基本保持一致，由于流量守恒，所以出口與入口平均速度保持一致，它們的細微差別在于出口位置速度分布不一致所造成，近似可認為它們一致。
（3）入口總壓統計值為500Pa，與輸入值保持一致。出口總壓358.87Pa，與入口總壓并不一致，因此在不可壓流動問題中，流量守恒，總壓不守恒。
（4）絕對壓力值=靜壓值+參考壓力值101325。
（5）總壓=靜壓+動壓。
3、進出口平均速度
圖 3 速度統計
從圖3所示的速度統計可以看出，進出口速度值相同（因為流量守恒）。
4、考察整個計算域
計算域內總壓不守恒，因為計算中考慮了粘性，粘性力會導致能量損失。下面將粘性模型改為無粘流Inviscid，如圖4所示。
圖 4 無粘流動
無粘計算的總壓統計結果如圖5所示。
圖 5 無粘計算總壓統計
從圖5可以看出，采用無粘模型計算，進出口總壓是守恒的，圖中數值上的細微差別是由于誤差所造成。
展開 
fluent模擬旋轉壓力噴嘴霧化
模擬了一個旋轉壓力噴嘴霧化，有興趣的可以私信或者評論留下聯系方式。
fluent中的壓力求解器和密度求解器
兩種數值方法：
1.基于壓力求解器：適用于低速、不可壓縮流體。
原理：首先由動量方程求速度場，繼而由壓力方程進行修正使得速度場滿足連續性條件。由于壓力方程來源于連續性方程和動量方程，從而保證流場的模擬同時滿足質量守恒和動量守恒。
分類：分離求解器—順序求解每個變量的控制方程，此算法內存效率非常高(離散方程只在一個時刻需要占用內存)，收斂速度相對較慢，因為方程以‘解耦’方式求解。對燃燒、多相流問題更加有效。
耦合求解器—內存使用量是分離算法的1.5～2倍，收斂速度提高5～10倍。可以和所有動網格、多相流、燃燒、和化學反應模型兼容，收斂速度遠高于基于密度的求解器。
2.基于密度求解器：適用于高速、可壓縮流體。
原理：直接求解瞬態N-S方程(此方程理論上是絕對穩定的)，將穩態問題轉化為時間推進的瞬態問題，由給定的初場時間推進到收斂的穩態解，即時間推進法。適用于求解亞音速、高超音速等的強可壓縮問題。
展開 FLUENT中的壓力關系（1）：流量入口
FLUENT中存在很多種壓力，包括參考壓力pref，絕對壓力Pabs，相對壓力Prel ，表壓pgauge，總壓 ptotal，動壓pdynamic ，靜壓 pstatic，大氣壓patm 等。這里以一個實例來說明這些壓力關系。
圖 1幾何模型
這些壓力之間的關系：
1、計算條件
計算模型為旋轉軸對稱模型，半徑100mm。
圖 2計算網格
計算用網格如圖2所示。流體密度1000kg/m3，粘度0.001Pa.s， 雷諾數2e5，選擇Realizable k-epsilon模型，增強壁面函數模型。
圖 3求解方法
求解方程使用Coupled，其他方程使用二階格式以提高精度。設置殘差標準1e-6。
2、結果分析
計算條件：入口采用速度入口，速度1m/s，出口使用outflow ，參考壓力設置為101325。
靜壓分布與速度分布云圖分布如圖4、圖5所示。動壓分布如圖6所示。
從上述三幅圖可以看出一下關系：（1）速度分布趨勢與動壓分布趨勢保持一致，即速度大的區域，動壓也較大（2）靜壓分布于速度分布呈相反趨勢，即靜壓大的區域速度較小。
圖 4靜壓分布
圖 5 速度分布
圖 6 動壓分布
圖 7絕對壓力
圖7為絕對壓力分布，其分布趨勢與圖4所示的靜壓分布趨勢完全一致，所不同的只是物理量大小，它們的值相差101325，即所設置的參考壓力。下面以axis邊界上物理量進行研究。
圖 8 axis邊界壓力關系曲線
圖8為axis邊界上靜壓、動壓及總壓關系，很明顯的可以看出，總壓=靜壓+動壓。
新建一個變量PressureSum，其表達式為Dynamic Pressure+Pressure，觀察其與totoalPressure的區別。
展開 fluent中幾個壓力之間的關系及定義
在fluent中會出現這么幾個壓力：
Static pressure（靜壓） Dynamic pressure（動壓） Total pressure（總壓）
這幾個壓力是空氣動力學的概念,它們之間的關系為:
Total pressure（總壓）= Static pressure（靜壓z） + Dynamic pressure（動壓）
滯止壓力等于總壓(因為滯止壓力就是速度為0時的壓力,此時動壓為0.)
Static pressure（靜壓）就是你測量的，比如你現在測量空氣壓力是一個大氣壓
而在fluent中，又定義了兩個壓力：
Absolute pressure（絕對壓力） Relative pressure（參考壓力）
還有兩個壓力：
operating pressure（操作壓力） gauge pressure（表壓）
Absolute pressure（絕對壓力）= operating pressure（操作壓力） + gauge pressure（表壓）
上面幾個壓力實際上有些是一一對應的，只是表述上的差別，比如：
Static pressure（靜壓） gauge pressure（表壓）
例子:
定義操作壓力
對于可壓縮流動:
把操作壓力設為0 ,把表壓看作絕對壓力
展開 『分享』關于FLUENT出入口壓力對計算的影響
控制壓強設置的也是0，因為是可壓氣體，MA數大于0.1了，推薦使用的控制壓力是0嘛。其它的設置基本上全是默認值。
結果————大出我意料。
我認為迷宮密封是因為形成回流使壓力能耗散掉，總壓下降應該和密封的層數有關，4層的迷宮和8層的迷宮在出口處總壓肯定不一樣，而且可以明顯看出來，哪里知道......總壓下降居然是把進出口壓降在幾個層里平均分配了，也就是說，4層的和8層的出口壓強居然差不多，而靜壓的分布和總壓一致.....我換了速度進口結果也是一樣.....實在是很郁悶！
我想問問哪位高手可以指點我一下，我哪里錯了。
展開 [問題討論]Fluent的基于密度和基于壓力求解方法淺析
在ANSYS FLUENT 里有兩種求解器技術，基于壓力和基于密度。兩種算法都可以廣泛應用于流動情況，但是在某種情況下，使用其中的一種效果要更好。兩種方法的不同之處在于他們對連續性方程、動量方程、能量方程和物質方程求解方式不同。
從傳統應用上看，基于壓力法適用于低速不可壓縮流體，而基于密度法主要適用于告訴可壓縮流體。然而，近期，兩種方法都被拓展到可以適用于大多數流動條件，而不僅僅局限于傳統的應用范圍。
兩種方法的速度場都是通過求解動量方程得來的，基于密度方法的連續性方程被用來獲得密度分布，而壓力分布則是通過求解狀態方程。另一方面，對于基于壓力方法，壓力場分布是通過求解壓力方程或者壓力修正方程提取的，而這兩種方程又是通過求解連續和動量方程獲得的。
專門應用于基于壓力方法的情況：
1空化模型（液體內局部壓力降低時，液體內部或液固交界面上蒸氣或氣體的空穴（空泡）的形成、發展和潰滅的過程。）
2VOF模型
3多相混合模型
4歐拉多相流模型
5非預混燃燒模型
6預混燃燒模型
7部分預混燃燒模型
8組成PDF運輸模式
9煤煙模型
10羅斯藍底輻射模型
11融化凝固模型
12外殼傳導模型
13浮動操作壓力
14多孔介質的物理速度模型
15指定周期性流動流向的質量流率
專門應用于基于密度方法的情況
1真實的氣體模型（用戶自定義）
2非反射邊界條件
3濕蒸汽的多相流模型
本文轉自網絡，感謝原作者。
展開 FLUENT精典案例-翼型俯仰運動仿真（NACA0012，壓力遠場邊界）-#354
13、瞬態基本情況
（1）5s時壓力云圖
（2）5s時翼型表面壓力系數分布
（3）翼型俯仰運動過程中升力變化
說明：將瞬態計算時間步長改小（譬如改為0.001s），則能夠得到很光滑的曲線。
（4）翼型俯仰運動過程中阻力變化
05
使用軟件及視頻情況
1、使用ANSYS2020R1 WORKBENCH制作：前處理使用ICEM；仿真使用FLUENT（其中瞬態仿真是將設置文件導出后，單獨使用FLUENT計算）。
2、仿真設置與上述推送內容的描述相同，且文中基本包含了仿真設置的過程。
3、本例有高清有聲視頻教程。
利用FLUENT來求某散熱器流體的速率和壓力分布
此處利用FLUENT來求某散熱器流體的速率和壓力分布，選擇單一流體進行流場分析。建立模型采用ANASYS公司的ICEMCFD軟件建立散熱器二維模型。并對入口、出口、壁面、流體分布區域進行初步定義。劃分網格采用四邊形網格對其進行網格劃分，在壁面邊界參數較大處對網格進行適當加密。模型設置由于本模型為小雷諾數模型，故選擇層流模式。定義邊界條件在散熱器入口處定義流體的密度及初始速度，設置壁面為無滑移壁面，設置散熱器出口為自由出口（outflow），定義流場區域。初始化與計算定義松弛因子及其他參數，初始化流場，定義收斂條件，并建立流動的流場，進行計算。
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