Fluent入口邊界
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-12
Fluent入口邊界的視頻教程
FLUENT中關(guān)于邊界和域的操作（分割、合并邊界或域）
以FLUENT19.2演示，關(guān)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(guān)于邊界和域的操作 https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1197092
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基于fluent的蝶閥（入口為充分發(fā)展的湍流）內(nèi)流場(chǎng)仿真，視頻免費(fèi)無(wú)聲音，提供附件（需購(gòu)買）練習(xí)。
使用一個(gè)模擬中的速度邊界條件（充分發(fā)展的湍流）應(yīng)用到另一個(gè)模擬（蝶閥入口條件）中。在這種情況下，我將提取三維管道的出口速度邊界條件，并在單獨(dú)的模擬中將該剖面應(yīng)用于具有相同直徑的蝶閥的進(jìn)口側(cè)。使用spaceclaim提取三維閥門的流體體積。
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Fluent入口邊界的實(shí)例教程
上次談過(guò)不可壓縮流動(dòng)中速度入口，自由出口邊界組合的計(jì)算模型內(nèi)各種壓力關(guān)系，本次采用相同的模型，不過(guò)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(jìn)出口流量統(tǒng)計(jì)
圖 1 流量統(tǒng)計(jì)
利用Report中的Flux進(jìn)行流量統(tǒng)計(jì)，如圖1所示，可以看出，在不可壓縮流動(dòng)中，進(jìn)出口流量是守恒的。
2、各種壓力統(tǒng)計(jì)
利用Report中的Surface Integral進(jìn)行壓力統(tǒng)計(jì)，這里取Area-Weighted Average。
圖 2壓力統(tǒng)計(jì)
圖2為各種壓力統(tǒng)計(jì)，從圖中的數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：
（1）入口設(shè)置的是總壓，但靜壓不為0，出口設(shè)置的靜壓為0，統(tǒng)計(jì)得出的靜壓與設(shè)置值一致。
（2）入口與出口動(dòng)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(xì)微差別在于出口位置速度分布不一致所造成，近似可認(rèn)為它們一致。
（3）入口總壓統(tǒng)計(jì)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(dòng)問(wèn)題中，流量守恒，總壓不守恒。
（4）絕對(duì)壓力值=靜壓值+參考?jí)毫χ?01325。
（5）總壓=靜壓+動(dòng)壓。
3、進(jìn)出口平均速度
圖 3速度統(tǒng)計(jì)
從圖3所示的速度統(tǒng)計(jì)可以看出，進(jìn)出口速度值相同（因?yàn)榱髁渴睾悖?4、考察整個(gè)計(jì)算域
計(jì)算域內(nèi)總壓不守恒，因?yàn)橛?jì)算中考慮了粘性，粘性力會(huì)導(dǎo)致能量損失。下面將粘性模型改為無(wú)粘流Inviscid，如圖4所示。
圖 4無(wú)粘流動(dòng)
無(wú)粘計(jì)算的總壓統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5所示。
展開(kāi) FLUENT中存在很多種壓力，包括參考?jí)毫ref，絕對(duì)壓力Pabs，相對(duì)壓力Prel ，表壓pgauge，總壓 ptotal，動(dòng)壓pdynamic ，靜壓 pstatic，大氣壓patm 等。這里以一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明這些壓力關(guān)系。
圖 1幾何模型
這些壓力之間的關(guān)系：
1、計(jì)算條件
計(jì)算模型為旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱模型，半徑100mm。
圖 2計(jì)算網(wǎng)格
計(jì)算用網(wǎng)格如圖2所示。流體密度1000kg/m3，粘度0.001Pa.s， 雷諾數(shù)2e5，選擇Realizable k-epsilon模型，增強(qiáng)壁面函數(shù)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(shè)置殘差標(biāo)準(zhǔn)1e-6。
2、結(jié)果分析
計(jì)算條件：入口采用速度入口，速度1m/s，出口使用outflow ，參考?jí)毫υO(shè)置為101325。
靜壓分布與速度分布云圖分布如圖4、圖5所示。動(dòng)壓分布如圖6所示。
從上述三幅圖可以看出一下關(guān)系：（1）速度分布趨勢(shì)與動(dòng)壓分布趨勢(shì)保持一致，即速度大的區(qū)域，動(dòng)壓也較大（2）靜壓分布于速度分布呈相反趨勢(shì)，即靜壓大的區(qū)域速度較小。
圖 4靜壓分布
圖 5 速度分布
圖 6 動(dòng)壓分布
圖 7絕對(duì)壓力
圖7為絕對(duì)壓力分布，其分布趨勢(shì)與圖4所示的靜壓分布趨勢(shì)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(shè)置的參考?jí)毫ΑＯ旅嬉詀xis邊界上物理量進(jìn)行研究。
圖 8 axis邊界壓力關(guān)系曲線
圖8為axis邊界上靜壓、動(dòng)壓及總壓關(guān)系，很明顯的可以看出，總壓=靜壓+動(dòng)壓。
新建一個(gè)變量PressureSum，其表達(dá)式為Dynamic Pressure+Pressure，觀察其與totoalPressure的區(qū)別。
展開(kāi) 我在計(jì)算迷宮密封環(huán)的時(shí)候，期望得到密封效果的數(shù)據(jù)，給出了進(jìn)口總壓，背壓呢，覺(jué)得反正只有在有回流的情況下才會(huì)使用到，就隨便設(shè)置了0?？刂茐簭?qiáng)設(shè)置的也是0，因?yàn)槭强蓧簹怏w，MA數(shù)大于0.1了，推薦使用的控制壓力是0嘛。其它的設(shè)置基本上全是默認(rèn)值。
結(jié)果————大出我意料。
我認(rèn)為迷宮密封是因?yàn)樾纬苫亓魇箟毫δ芎纳⒌?，總壓下降?yīng)該和密封的層數(shù)有關(guān)，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(lái)，哪里知道......總壓下降居然是把進(jìn)出口壓降在幾個(gè)層里平均分配了，也就是說(shuō)，4層的和8層的出口壓強(qiáng)居然差不多，而靜壓的分布和總壓一致.....我換了速度進(jìn)口結(jié)果也是一樣.....實(shí)在是很郁悶！
我想問(wèn)問(wèn)哪位高手可以指點(diǎn)我一下，我哪里錯(cuò)了。
展開(kāi) 非均勻入口流速瞬態(tài)計(jì)算，相關(guān)設(shè)置都在fluent的case文件中
對(duì)螺桿式空壓機(jī)油氣分離器在fluent中仿真，連續(xù)相為空氣，離散相為油液，先計(jì)算空氣場(chǎng)穩(wěn)定后，再射入dpm粒子，粒子屬性為油液。入口進(jìn)入的油液質(zhì)量流量為3.0745kg/s，空氣流量為0.9572kg/s，空氣是在7bar下壓縮的流量，入口采用速度入口，速度為11.64m/s，出口為壓力出口，為6.9bar，入口溫度為100℃，進(jìn)出口邊界條件設(shè)置為逃逸，壁面的邊界體條件設(shè)置為捕捉。
第一次計(jì)算粒子射入，dpm粒徑設(shè)置為uniform，粒徑為0.00005m，計(jì)算后，入口處有很少量的粒子逃逸（在0.08kg/s左右），入口壓力為預(yù)期壓力（為7bar左右），進(jìn)出口監(jiān)測(cè)的空氣流量穩(wěn)定0.9572kg/s左右，出口的速度穩(wěn)定在16.6m/s左右，出口的溫度在90℃左右。
第二次計(jì)算粒子射入時(shí)，使用rosin-rammler粒徑分布，粒徑分布為1-10微米（6%）、10-20微米（24%）、20-30微米（33.2%）、30-40微米（24%）、40-50微米（12.8%），入口出現(xiàn)大量粒子逃逸（1.2kg/s左右），入口的壓力降低到6.5bar，與預(yù)期7bar有一定差距且低于出口壓力6.9bar。
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Fluent入口邊界的最新內(nèi)容
對(duì)螺桿式空壓機(jī)油氣分離器在fluent中仿真，連續(xù)相為空氣，離散相為油液，先計(jì)算空氣場(chǎng)穩(wěn)定后，再射入dpm粒子，粒子屬性為油液。入口進(jìn)入的油液質(zhì)量流量為3.0745kg/s，空氣流量為0.9572kg/s，空氣是在7bar下壓縮的流量，入口采用速度入口，速度為11.64m/s，出口為壓力出口，為6.9bar，入口溫度為100℃，進(jìn)出口邊界條件設(shè)置為逃逸，壁面的邊界體條件設(shè)置為捕捉。
第一次計(jì)算粒子射入
Hypermesh聯(lián)合Fluent仿真：教你創(chuàng)建CFD邊界層網(wǎng)格
導(dǎo)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(shí)，邊界層網(wǎng)格如何創(chuàng)建，以及內(nèi)部的四面體網(wǎng)格如何創(chuàng)建的問(wèn)題，不包含求解器分析部分。
目錄：數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)清理、網(wǎng)格劃分、網(wǎng)格導(dǎo)出
1、 數(shù)據(jù)導(dǎo)入
在數(shù)據(jù)導(dǎo)入hypermesh之前確保一些大的清理步驟，比如塊的創(chuàng)建、切割
ANSYS Fluent 邊界條件outflow自由出口的介紹及使用。
一、outflow簡(jiǎn)介
當(dāng)出口壓力與速度均未知時(shí)，可以使用Outflow邊界條件。該邊界通常無(wú)需定義任何物理參數(shù)，F(xiàn)luent利用計(jì)算域內(nèi)部信息通過(guò)數(shù)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(fā)展邊界，假設(shè)該邊界上的流動(dòng)滿足充分發(fā)展流動(dòng)假設(shè)。充分發(fā)展的流動(dòng)是流動(dòng)速度分布
<p><strong>0. 寫在前面</strong></p><p> </p><p>本來(lái)想寫一篇Fluent邊界條件設(shè)置的文章，結(jié)果發(fā)現(xiàn)內(nèi)容太多，因此退而求其次，想寫進(jìn)出口邊界設(shè)置的文章，發(fā)現(xiàn)內(nèi)容還是太多，最后就寫了這篇單單介紹邊界湍流參數(shù)設(shè)置的文章，結(jié)果內(nèi)容還是將近3000字。</p><p><br></p><p>本文干貨較多，通過(guò)對(duì)文章的閱讀，相信對(duì)于邊界湍流參數(shù)的設(shè)置大家不會(huì)有任何問(wèn)題。</p
FLUENT精典案例-翼型俯仰運(yùn)動(dòng)仿真（NACA0012，壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界）-#354
01
案例介紹
NACA0012翼型作俯仰運(yùn)動(dòng)過(guò)程的仿真，監(jiān)測(cè)量升力、阻力的變化（其它結(jié)果可自動(dòng)保存時(shí)間節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)出圖），翼型俯仰運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：α=0.016°+2.51°sin（5t），馬赫數(shù)Ma=0.755，雷諾數(shù)5.5×10e5。本例先作穩(wěn)態(tài)計(jì)算（穩(wěn)態(tài)計(jì)算時(shí)攻角為5°，且不考慮俯仰運(yùn)動(dòng)
非均勻入口流速瞬態(tài)計(jì)算，相關(guān)設(shè)置都在fluent的case文件中
FLUENT中關(guān)于邊界和域的操作
仿真前處理（建模、網(wǎng)格、邊界標(biāo)定），通常是一個(gè)慢工細(xì)活的過(guò)程，很容易出現(xiàn)疏漏或考慮不周的情況，如物理模型簡(jiǎn)化不夠、仿真域劃分不合理等，這時(shí)返回修改會(huì)導(dǎo)致很大的工作量，造成一些麻煩。實(shí)際上，關(guān)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(qiáng)大，特殊情況下也能夠解燃眉之急。
共包括以下十小節(jié)：
1、邊界分割（Separate Face
FLUENT提供了10種類型的流動(dòng)進(jìn)、出口條件，它們分別是：
?一般形式： ?可壓縮流動(dòng)：
壓力進(jìn)口 質(zhì)量進(jìn)口
壓力出口 壓力遠(yuǎn)場(chǎng)
?不可壓縮流動(dòng)： ?特殊進(jìn)出口條件：
速度進(jìn)口
1. CFD中說(shuō)的壓力通常指的是中學(xué)里學(xué)的壓強(qiáng)，其單位是Pa，或者kg/(m·s2)。
2. 大氣壓、表壓和絕對(duì)壓力這三種壓力為流體力學(xué)中的概念。
大氣壓 ( atmospheric pressure )指的大氣對(duì)浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)。一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（1atm）=760毫米汞柱（mmHg）=101325Pa。
表壓（gauge pressure）指的是壓力表測(cè)壓值。根據(jù)目前壓力表的工作原理很容易知道表壓是一種特的相對(duì)壓力
工業(yè)上的流動(dòng)問(wèn)題大部分是湍流問(wèn)題，當(dāng)我們采用湍流模型來(lái)模擬這些流動(dòng)的時(shí)候，如何處理固體壁面附近的邊界層是一個(gè)問(wèn)題。按照FLUENT的User’s Guide[1]的指導(dǎo)，壁面附近的網(wǎng)格在垂直于壁面的方向應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加密，以準(zhǔn)確地模擬邊界層的效應(yīng)。但是，很多人在實(shí)際計(jì)算的時(shí)候，往往不對(duì)網(wǎng)格做邊界層加密（圖1），這是令人比較困惑的。
圖1 文獻(xiàn)[2]的物理模型和計(jì)算時(shí)使用的網(wǎng)格。
