Fluent出口邊界
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
Fluent出口邊界的視頻教程
FLUENT中關于邊界和域的操作（分割、合并邊界或域）
以FLUENT19.2演示，關于邊界和域的操作，如分割、合并邊界或域。 該視頻可與以下帖子一起閱覽。 FLUENT中關于邊界和域的操作 https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1197092
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Fluent出口邊界的實例教程
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 4.創建一對周期性邊界的的方法：（1）在命令框中按回車，得到命令提示符>
（2）輸入mesh/modify-zones/make-periodic,再根據提示選擇相應的面。
5.outflow邊界條件不需要給定任何入口的物理條件，但是應用也會有限制，大致為以下四點：
1.只能用于不可壓縮流動
2.出口處流動充分發展
3.不能與任何壓力邊界條件搭配使用（壓力入口、壓力出口）
4.不能用于計算流量分配問題（比如有多個出口的問題）
6.在壓力出口中，會要求輸入相應的backflow turbulent intensity等值，這些值只有在迭代時產生返流的時候才會使用，
通常設置成一個合理的值。算例14中，設置為intensity 10%，diameter hydraulic按實際模型數值。
7.后處理的時候，顯示速度矢量圖的時候，箭頭的長度可以不按速度的大小給出，而僅由箭頭的顏色決定，具體的操作:
Vector options.勾選Fixed Length
8.波爾茲曼數能表征傳熱中對流傳熱和輻射傳熱所占的比例，具體的表達式在第14個例子的最后。
9.不要使用那些書上寫的y+與yp的計算公式，那個公式一般只能提供數量級上的參考。推薦大家使用NASA的粘性網格間距計算
器，設定你想要的y+值，它就能給你計算出第一層網格高度，與計算結果的y+很接近。
展開 11、邊界條件設置
主要設置入口邊界與出口邊界。進入Boundary Conditions項，選擇Velocity_inlet，可以看到，fluent自動匹配邊界類型為velocity inlet。確保phase選擇為mixture，點擊Edit進入邊界條件編輯。
勾選Open Channel Wave BC，設置入口速度Uniform Flow Velocity Magnitude為0.5m/s，設置湍流強度2%，水力直徑5.4m。如圖8所示。
圖8 邊界條件設置
進入Multiphase標簽頁，設置參數如圖9所示。這些參數說明可以詳見FLUENT幫助文檔。
圖9 多相流設置
Outflow邊界采用默認設置即可。
12、其他需要設置的內容
瞬態計算，用戶可以設置在Calculation Activities中設置自動保存以及動畫。
13、初始化
選擇velocity_inlet邊界進行初始化，同時patch水位線以下部分為水。
選擇Adapt > Regions，如圖10進行設置，點擊Mark按鈕標記單元。
圖10 標記單元
點擊Solution Initialization項中的Patch按鈕，如圖11進行設置。點擊patch按鈕。
圖11 patch操作
14、進行計算
進入Run Calculation項，設置Time Step Size為0.01s，設置number of Time Step為1000，其他采用默認設置。點擊Calculate進行計算。
15、總結
（1）FLUENT只能創建淺波，波高與水深的比值有上限，可以查閱理論文檔。本例不一定滿足條件。
（2）可以在numerical beach中設置波的數量。
展開 經常看到有網友問將網格從GAMBIT導入至FLUENT后，出現邊界類型出錯的提示。這通常是由于在gambit中定義邊界類型所導致的。比如說將進出口邊界定義在流體域的內部。
FLUENT的邊界類型可分為以下四種類型：
1、單面類型。這一類型的邊界通常位于計算域的外邊界。主要包括的邊界類型有：axis，outflow，mass flow inlet，pressure far-field，pressure inlet，pressure outlet，symmetry，velocity inlet，wall，inlet vent，intake fan，outlet vent，exhaust fan。
2、雙面類型。這類邊界通常位于計算域的內部，面的兩側均位于計算域的內部。主要包括：fan，interior，porous jump，radiator
3、周期邊界。這個沒什么好說的，只有一個邊界。
4、區域。主要包括fluid，solid。注意多孔區域是流體域的一種。
除此之外，還有一種類型：interface。對于這一類型，我個人認為，不應該將其當作邊界條件來處理，雖然interface也是位于計算域的外邊界。但是在使用的過程中，interface通常是成對出現的，也就是說，在使用interface的時候，需要不止一個計算域，單獨的計算域沒辦法應用interface邊界。
對于interface與interior的區別，其實很容易理解。interior是內邊界，它所針對的區域是一個單獨的區域，通常在計算中是透明的。而interface則像一個插座，連接兩個計算域的。
展開 7、邊界延長（Extrude Face Zone）
用于將模型上的某個邊界面向外拉伸，以延長流體域。比如出口有回流的問題，就可以在FLUENT中使用該命令延長出口段，避免直接修改模型再重新劃分網格導致的大量工作。
它有兩種操作方式：
（1）第一種方式
在TUI界面輸入mesh/modify-zones/extrude-face-zone-delta，根據提示輸入需延長的邊界面的ID或名稱并回車，然后根據提示輸入每一段拉伸長度（單位m），每輸入一個長度回車一次（不需再拉伸時不輸長度直接回車），最終拉伸長度為每段之和。
延長前圖
延長后圖
（2）第二種方式
在TUI界面輸入mesh/modify-zones/extrude-face-zone-para，根據提示輸入需延長的邊界面的ID或名稱并回車，然后輸入需拉伸的總長度，回車后依次輸入每一段的比例參數（比例參數從0一直到1，如0、0.1、0.2、……1，各段數字表示分別表示各段起點與拉伸起始面的距離占總長度的比例）。
8、添加域（Append Case）
若需要在一個案例中，同時讀取兩個網格文件，組成新的計算域。則可以使用Append Case的方式。
以下圖所示的旋轉周期性流場域為例（此處讀取的是兩個相同的網格，實際也可以不同），若所取流場區域偏小，如原本取了1/12，現想改為取1/6區域，除可在網格軟件中操作外，也可在FLUENT中實現。
FLUENT中操作示例：
（1）進入Setting Up Domian > Transfrom > Rotate（平移周期性網格則使用Translate），進入Rotate Mesh面板。
在Rotate Mesh面板中，設置旋轉角度、旋轉軸等參數，然后點擊Rotate完成原始網格的旋轉。
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Hypermesh聯合Fluent仿真：教你創建CFD邊界層網格
導言：本教程適合采用Hypermesh作為CFD前處理軟件的新手，主要解決做流體仿真分析時，邊界層網格如何創建，以及內部的四面體網格如何創建的問題，不包含求解器分析部分。
目錄：數據導入、數據清理、網格劃分、網格導出
1、 數據導入
在數據導入hypermesh之前確保一些大的清理步驟，比如塊的創建、切割
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
wx_fmt=png"> </p><p><br></p><p><strong>1.2 Fluent邊界條件</strong></p><p><br></p><p>Fluent邊界條件類型非常非常豐富，僅僅針對進出口邊界，Fluent就提供了12種邊界條件類型。
FLUENT精典案例-翼型俯仰運動仿真（NACA0012，壓力遠場邊界）-#354
01
案例介紹
NACA0012翼型作俯仰運動過程的仿真，監測量升力、阻力的變化（其它結果可自動保存時間節點數據出圖），翼型俯仰運動規律為：α=0.016°+2.51°sin（5t），馬赫數Ma=0.755，雷諾數5.5×10e5。本例先作穩態計算（穩態計算時攻角為5°，且不考慮俯仰運動
FLUENT中關于邊界和域的操作
仿真前處理（建模、網格、邊界標定），通常是一個慢工細活的過程，很容易出現疏漏或考慮不周的情況，如物理模型簡化不夠、仿真域劃分不合理等，這時返回修改會導致很大的工作量，造成一些麻煩。實際上，關于邊界和域的很多操作，也都是能夠在FLUENT中完成的，雖然不如前處理軟件那邊強大，特殊情況下也能夠解燃眉之急。
共包括以下十小節：
1、邊界分割（Separate Face
FLUENT提供了10種類型的流動進、出口條件，它們分別是：
?一般形式： ?可壓縮流動：
壓力進口 質量進口
壓力出口 壓力遠場
?不可壓縮流動： ?特殊進出口條件：
速度進口
1. CFD中說的壓力通常指的是中學里學的壓強，其單位是Pa，或者kg/(m·s2)。
2. 大氣壓、表壓和絕對壓力這三種壓力為流體力學中的概念。
大氣壓 ( atmospheric pressure )指的大氣對浸在它里面的物體產生的壓強。一標準大氣壓（1atm）=760毫米汞柱（mmHg）=101325Pa。
表壓（gauge pressure）指的是壓力表測壓值。根據目前壓力表的工作原理很容易知道表壓是一種特的相對壓力
工業上的流動問題大部分是湍流問題，當我們采用湍流模型來模擬這些流動的時候，如何處理固體壁面附近的邊界層是一個問題。按照FLUENT的User’s Guide[1]的指導，壁面附近的網格在垂直于壁面的方向應當適當加密，以準確地模擬邊界層的效應。但是，很多人在實際計算的時候，往往不對網格做邊界層加密（圖1），這是令人比較困惑的。
圖1 文獻[2]的物理模型和計算時使用的網格。
其中對劃分網格說的相對詳細，有案例比較。需要請自取
劃分網格和邊界條件.pptx
1、壁面熱邊界，是基于Fluent計算傳熱問題的關鍵，因此大家有必須把各類邊界條件研究清楚。
-熱通量（熱流密度）；
-溫度
-對流
-輻射
-混合
-基于系統耦合器
-基于映射界面
2、Fluent壁面熱邊界條件的理論基礎就是1維傳熱學
3、熱流密度邊界：
上述適用于壁面臨近的區域為流體區域，當壁面臨界的區域為固體區域時
