Fluent入口邊界的案例
FLUENT中的壓力關(guān)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(nèi)各種壓力關(guān)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(tǒng)計
圖 1 流量統(tǒng)計
利用Report中的Flux進行流量統(tǒng)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(tǒng)計
利用Report中的Surface Integral進行壓力統(tǒng)計，這里取Area-Weighted Average。
圖 2壓力統(tǒng)計
圖2為各種壓力統(tǒng)計，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)計得出的靜壓與設(shè)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(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(tǒng)計
從圖3所示的速度統(tǒng)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(nèi)總壓不守恒，因為計算中考慮了粘性，粘性力會導(dǎo)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(tǒng)計結(jié)果如圖5所示。
展開 FLUENT中的壓力關(guān)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(guān)系。
圖 1幾何模型
這些壓力之間的關(guān)系：
1、計算條件
計算模型為旋轉(zhuǎn)軸對稱模型，半徑100mm。
圖 2計算網(wǎng)格
計算用網(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(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）速度分布趨勢與動壓分布趨勢保持一致，即速度大的區(qū)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(qū)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(shè)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(guān)系曲線
圖8為axis邊界上靜壓、動壓及總壓關(guān)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(dá)式為Dynamic Pressure+Pressure，觀察其與totoalPressure的區(qū)別。
展開 『分享』關(guān)于FLUENT出入口壓力對計算的影響
我在計算迷宮密封環(huán)的時候，期望得到密封效果的數(shù)據(jù)，給出了進口總壓，背壓呢，覺得反正只有在有回流的情況下才會使用到，就隨便設(shè)置了0。控制壓強設(shè)置的也是0，因為是可壓氣體，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)為迷宮密封是因為形成回流使壓力能耗散掉，總壓下降應(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，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(jié)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 非均勻入口流速瞬態(tài)計算，相關(guān)設(shè)置都在fluent的case文件中 ￥30
非均勻入口流速瞬態(tài)計算，相關(guān)設(shè)置都在fluent的case文件中
fluent中采用rosin-rammler粒徑分布后，入口出現(xiàn)大量粒子逃逸該如何解決
對螺桿式空壓機油氣分離器在fluent中仿真，連續(xù)相為空氣，離散相為油液，先計算空氣場穩(wěn)定后，再射入dpm粒子，粒子屬性為油液。入口進入的油液質(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。
第一次計算粒子射入，dpm粒徑設(shè)置為uniform，粒徑為0.00005m，計算后，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），進出口監(jiān)測的空氣流量穩(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。
第二次計算粒子射入時，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。
展開 fluent使用經(jīng)驗 y+ 周期性邊界條件 收斂標(biāo)準(zhǔn) 修改fluent中單位
4.創(chuàng)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(jù)提示選擇相應(yīng)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(yīng)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(fā)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(yīng)的backflow turbulent intensity等值，這些值只有在迭代時產(chǎn)生返流的時候才會使用，
通常設(shè)置成一個合理的值。算例14中，設(shè)置為intensity 10%，diameter hydraulic按實際模型數(shù)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(shù)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(dá)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(shù)量級上的參考。推薦大家使用NASA的粘性網(wǎng)格間距計算
器，設(shè)定你想要的y+值，它就能給你計算出第一層網(wǎng)格高度，與計算結(jié)果的y+很接近。
展開 FLUENT明渠邊界應(yīng)用
11、邊界條件設(shè)置
主要設(shè)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(shè)置入口速度Uniform Flow Velocity Magnitude為0.5m/s，設(shè)置湍流強度2%，水力直徑5.4m。如圖8所示。
圖8 邊界條件設(shè)置
進入Multiphase標(biāo)簽頁，設(shè)置參數(shù)如圖9所示。這些參數(shù)說明可以詳見FLUENT幫助文檔。
圖9 多相流設(shè)置
Outflow邊界采用默認(rèn)設(shè)置即可。
12、其他需要設(shè)置的內(nèi)容
瞬態(tài)計算，用戶可以設(shè)置在Calculation Activities中設(shè)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(shè)置，點擊Mark按鈕標(biāo)記單元。
圖10 標(biāo)記單元
點擊Solution Initialization項中的Patch按鈕，如圖11進行設(shè)置。點擊patch按鈕。
圖11 patch操作
14、進行計算
進入Run Calculation項，設(shè)置Time Step Size為0.01s，設(shè)置number of Time Step為1000，其他采用默認(rèn)設(shè)置。點擊Calculate進行計算。
15、總結(jié)
（1）FLUENT只能創(chuàng)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(shè)置波的數(shù)量。
展開 【轉(zhuǎn)】FLUENT的邊界類型
在前處理軟件中設(shè)置了interface，導(dǎo)入到fluent中若沒有設(shè)定grid interface，則在網(wǎng)格檢查中依然會報錯，不過設(shè)定了interface對之后再檢查的話，錯誤提示會消失。
其實我個人的建議是，在gambit中只指定名稱而不指定邊界類型，具體的類型到fluent中再修改。當(dāng)然修改中還是要遵循上面的規(guī)則的。單面類型的邊界一定只能應(yīng)用于外邊界，雙面類型區(qū)域只能用于計算域內(nèi)部。
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(dāng)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(shù)，Fluent利用計算域內(nèi)部信息通過數(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)該邊界上的流動滿足充分發(fā)展流動假設(shè)。充分發(fā)展的流動是流動速度分布(和/或其他性質(zhì)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(yīng)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(chǎn)生回流，或流場在出口位置非充分發(fā)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(shè)預(yù)計會對流動解決方案產(chǎn)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(jié)果通常是無效的。因為該位置存在嚴(yán)重的流動回流，通過該邊界的質(zhì)量流量是不確定的。此時應(yīng)當(dāng)使用壓力出口邊界；
位置B位于后向臺階再循環(huán)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(yù)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(fā)展的區(qū)域。
展開 FLUENT中關(guān)于邊界和域的操作
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），通常是一個慢工細(xì)活的過程，很容易出現(xiàn)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(dǎo)致很大的工作量，造成一些麻煩。實際上，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 Zones）
2、域分割（Separate Cell Zones）
3、刪除域（Delete Zones）
4、合并邊界或域（Merge Zones）
5、網(wǎng)格分割（Slitting Face Zone）
6、邊界融合（Fuse Fase Zones）
7、邊界延長（Extrude Face Zone）
8、添加域（Append Case）
9、禁用/激活/刪除域（Deactivate/Activate/Delete Cell Zones）
10、創(chuàng)建周期性邊界（Make Periodic）
詳細(xì)內(nèi)容如下(原本臺式已使用2020R3版，特殊時期，筆記本作的演示，因而截圖為19.2版本界面)：
1、邊界分割（Separate Face Zones）
邊界分割（Separate Face Zones）用于將多個標(biāo)定在一起的面（多個面標(biāo)定在一個邊界名稱中）分割為各自單一的邊界面。如，劃分網(wǎng)格過程中，在進行邊界標(biāo)定時，不小心將兩個應(yīng)該單獨標(biāo)定的面定義成了一個名字，在FLUENT（Boundary Condition項）中這兩個面就會顯示成為一個邊界，這時就可以使用邊界分割將這兩個面分開。
在FLUENT中分離邊界主要有四種分割方式：Angle（根據(jù)角度進行分割）、Face（根據(jù)面進行分割）、Mark（利用標(biāo)記區(qū)域分割）、Region（利用區(qū)域分割）。
展開 關(guān)于Fluent熱邊界條件清單
1、壁面熱邊界，是基于Fluent計算傳熱問題的關(guān)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(tǒng)耦合器
-基于映射界面
2、Fluent壁面熱邊界條件的理論基礎(chǔ)就是1維傳熱學(xué)
3、熱流密度邊界：
上述適用于壁面臨近的區(qū)域為流體區(qū)域，當(dāng)壁面臨界的區(qū)域為固體區(qū)域時，則使用下式計算：
4、溫度邊界：
壁面一側(cè)為流體區(qū)域時
壁面一側(cè)為固體區(qū)域時
5、對流邊界：
對流換熱邊界只針對流體，基于傳遞熱通量相等原理，得到了上式，默認(rèn)在壁面位置沒有溫降低也沒有吸熱，如果用戶設(shè)置了壁面厚度，則可以考慮熱阻，如果用戶設(shè)置生熱率則可以考慮壁面發(fā)熱。
6、熱輻射邊界：
熱輻射邊界只針對流體，基于傳遞熱通量相等原理，得到了上式，在Fluent流體區(qū)域一側(cè)熱量基于對流換熱計算，在壁面外側(cè)熱量基于輻射傳熱定律計算。默認(rèn)在壁面位置沒有溫降低也沒有吸熱，如果用戶設(shè)置了壁面厚度，則可以考慮熱阻，如果用戶設(shè)置生熱率則可以考慮壁面發(fā)熱。
7、混合傳熱邊界：
混合傳熱邊界只針對流體，基于傳遞熱通量相等原理，得到了上式，在Fluent流體區(qū)域一側(cè)熱量基于對流換熱計算，在壁面外側(cè)熱量基于輻射傳熱定律和對流換熱計算計算。默認(rèn)在壁面位置沒有溫降低也沒有吸熱，如果用戶設(shè)置了壁面厚度，則可以考慮熱阻，如果用戶設(shè)置生熱率則可以考慮壁面發(fā)熱。
展開 
在FLUENT中分割邊界及計算域
圖7 網(wǎng)格信息
總結(jié)：
（1）本例只是簡要的說明在FLUENT中可以進行邊界及區(qū)域切割。雖然可以做，但并不是很方便。
（2）在進行前處理時，還是要細(xì)心的進行標(biāo)記，畢竟專業(yè)的前處理軟件進行邊界標(biāo)定要方便得多（可以直接選擇幾何，而在fluent中并不方便）
（3）有一些操作（比如將interior邊界改變?yōu)閕nterface）需要在TUI中進行，具體操作參閱幫助文檔。
三十三、Fluent邊界條件湍流參數(shù)設(shè)置詳解
邊界條件概述</strong></p><p> </p><p><strong>1.1 邊界條件概念</strong></p><p><br></p><p>邊界條件說白了就是求解微分方程的某些附加條件，這些附加條件對計算邊界做出了要求，比如某個邊界溫度必須為500K，Fluent求解時必須首先滿足這些要求。</p><p><br></p><p>求解任何微分方程都需要給定兩類條件才能求出定解，一類是邊界條件，另一類就是初始條件。</p><p><br></p><p>Fluent恰巧需要用戶給出這兩類條件(實際上任何數(shù)值軟件如Matlab都需要給出這兩類條件)。</p><p><br></p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZy9N2FhkJ4HWNaJA2DPQMlmMoksqiarYia3g2gcIFcX69xUNVFYkus6YERyYGMtlNO7wqAAbgQy3UY9Q/640?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。
展開 fluent邊界條件的修改與設(shè)定的一些技巧
此時dc的邊界type為wall，需要更改為velocity-inlet，那么就直接在type下選擇velocity-inlet，這時會提示你是否更改，選擇Yes就OK。
這樣，邊界條件類型的修改就完成了。
（2）邊界條件的給定
邊界條件的給定，首先，可以更改邊界的名稱（注意：這里不是類型哦）以及參數(shù)。在邊界條件面板中，點擊Set...，彈出如下面板（本次以velocity-inlet示意）：
此時，就可以設(shè)定速度入口的值以及一些其他參數(shù)。同時，也可直接修改dc為別的名稱。
（3）邊界條件的復(fù)制
在Fluent中，還可以將已經(jīng)設(shè)置完成的邊界條件復(fù)制到新的同類型的邊界條件上，復(fù)制后的邊界條件與初始的設(shè)置完全相同，這樣就可以節(jié)省一些花在重復(fù)設(shè)置上的時間。其具體步驟如下：
在面板中點擊Copy...，此時彈出Copy BCs，見下圖：
在From Zone和To Zones列表框里分別選擇設(shè)置好的邊界條件和需要復(fù)制的同類型的邊界條件，然后點擊Copy，這樣就復(fù)制好了，如下：
到此，對于邊界的一些設(shè)定、更改、復(fù)制介紹完了。歡迎與大家一起學(xué)習(xí)交流！也歡迎大家把自己在學(xué)習(xí)和應(yīng)用中的一些寶貴經(jīng)驗分享給大家！
展開 FLUENT實現(xiàn)計算過程中邊界類型轉(zhuǎn)換
前面講到FLUENT中可以通過定義EVENT實現(xiàn)在某一時間點執(zhí)行某項操作，其中包括了區(qū)域類型更改、邊界條件復(fù)制等功能。這次我們以一個相對簡單的例子來說明如何利用Event功能實現(xiàn)計算中邊界類型的更改。
1、問題描述
本例只為演示操作方法，因此選用的幾何模型較為簡單，復(fù)雜的模型操作方式完全相同。本例計算幾何模型如圖1所示。圖中尺寸：H2=70mm，H3=35mm，H6=5mm，H6=5mm，H8=90mm，V1=25mm，V4=10mm，V5=10mm。
圖 1幾何模型
邊界命名如圖2所示。
圖 2主要邊界
計算與左側(cè)為入口邊界inlet，采用速度入口，v=2m/s
Top邊界與bottom邊界為出口或壁面邊界，在計算過程中進行切換。
其它所有邊界為光滑無滑移壁面邊界。
邊界條件：分時段，在0~5s內(nèi)，top與down均為靜壓為0的壓力出口；5內(nèi)，將bottom邊界轉(zhuǎn)換為wall邊界；10s時，先將bottom轉(zhuǎn)換為pressure-outlet邊界，然后換top邊界為wall類型；15s時，將top邊界拷貝為bottom邊界。
2、計算網(wǎng)格
演示計算，并未對網(wǎng)格進行額外的加密處理，在mesh中劃分映射網(wǎng)格，如圖3所示。
圖 3網(wǎng)格模型
3、計算模型
常規(guī)流動計算，計算模型設(shè)置包括：
瞬態(tài)計算，Realizable k-e湍流模型，壁面處理采用Enhanced wall Treatment，工作介質(zhì)采用默認(rèn)的water。先定義初始邊界條件，入口速度v=2m/s，top與down均為壓力出口。
4、定義Event
在Dynamic Mesh中激活Event定義面板。
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