surface integral
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2022-01-04
surface integral的視頻教程
surface integral中的方法及含義學(xué)習(xí)計算 參數(shù)變量如速度壓力等 均勻性系數(shù)
1、學(xué)習(xí)surface integral中的方法及含義； 2、學(xué)習(xí)計算 參數(shù)變量如速度壓力等 均勻性系數(shù)； 3、學(xué)習(xí)其他如體積流量 質(zhì)量流量等
￥3 9分鐘 4播放
查看
surface integral的實例教程
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(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。
圖 5 無粘計算總壓統(tǒng)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(shù)值上的細微差別是由于誤差所造成。
統(tǒng)計速度值，如圖6所示，可以看出，不管是否考慮粘性力，速度（或流量）始終是守恒的。
圖 6 速度統(tǒng)計
=========================OVER==========================
以上分析均為不可壓縮流動，下次考察可壓流動中的壓力流量關(guān)系。
展開 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(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。
圖 5無粘計算總壓統(tǒng)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(shù)值上的細微差別是由于誤差所造成。
統(tǒng)計速度值，如圖6所示，可以看出，不管是否考慮粘性力，速度（或流量）始終是守恒的。
圖 6速度統(tǒng)計
=========================OVER==========================
以上分析均為不可壓縮流動，下次考察可壓流動中的壓力流量關(guān)系。
展開 （2）計算完成后，單擊主菜單中Postprocessing→Reports→Surface Integrals按鈕，Report Type選擇Face Average，F(xiàn)ield Variable選擇Velocity，Surface選擇outlet，單擊Save Output Parameter，Name設(shè)置為OUT-Velocity。
（3）同步驟（2），Report Type選擇Face Maximum，設(shè)置參數(shù) OUT-Max vel。
（4）設(shè)置完成后，單擊單擊主菜單中File→Close Fluent按鈕退出FLUENT界面。
9 參數(shù)化設(shè)置
（1）雙擊A7欄Parameters項，進入Parameter Set界面。
（2）在Table of Design Points窗口，可以看到之前設(shè)置好的參數(shù)。
（3）在B欄Edge sizing numbers of divisions中增加30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100，并全部勾選Retain。
（4）選擇全部工況，單擊鼠標(biāo)右鍵選擇Update Selected Design Points，開始計算。
（5）計算完成后，便可得到不同工況下，不同網(wǎng)格疏密程度對應(yīng)的計算結(jié)果。從下圖可以看出，網(wǎng)格疏密程度對出口平均速度影響不大，對出口最大速度影響較大，網(wǎng)格份數(shù)設(shè)置為40時，計算精度和網(wǎng)格數(shù)量匹配為最佳。
網(wǎng)格數(shù)量與出口平均速度關(guān)系
網(wǎng)格數(shù)量與出口最大速度關(guān)系
文章來源：流體仿真
展開 鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Boundary Conditions > rotor-inlet，彈出邊界設(shè)置對話框，如下圖所示，設(shè)置Gauge Total Pressure為1 atm，設(shè)置湍流強度為5%，設(shè)置水力直徑為0.0964 m
切換到Thermal標(biāo)簽頁，設(shè)置Total Temperature為288 k
鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Boundary Conditions > stator-outlet，彈出邊界設(shè)置對話框，如下圖所示，設(shè)置Gauge Pressure為1.08 atm，設(shè)置湍流強度為5%，設(shè)置湍流粘度比為10
切換到Thermal標(biāo)簽頁，設(shè)置Total Temperature為288 k
2.6 Methods
鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Methods，如下圖所示，右側(cè)面板設(shè)置壓力速度耦合算法為Coupled
2.7 Controls
鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Controls，如下圖所示設(shè)置計算參數(shù)
2.8 Initialization
鼠標(biāo)右鍵選擇模型樹節(jié)點Initialization，點擊彈出菜單項Initialize開始初始化
2.9 Run Calculation
雙擊模型樹節(jié)點Run Calculation，右側(cè)面板設(shè)置Number of
3 計算結(jié)果
3.1 出口流量
鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Results > Reports > Fluxes，彈出設(shè)置對話框，如下圖所示，計算出口流量為0.1074923 kg/s
3.2 計算出口總壓
鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Results > Reports >Surface Integrals，彈出設(shè)置對話框
展開 FLUENT后處理模塊中有一個計算面積分的功能（Surface Integrals），當(dāng)計算某個邊界的某物理量的平均值時，常常用到Area-Weighted Average（面積加權(quán)平均）和Mass-Weighted Average（質(zhì)量加權(quán)平均）兩種不同的方法。（圖1、圖2）
圖1 面積加權(quán)平均
圖2 質(zhì)量加權(quán)平均
對于一些物理量來說，是比較容易選擇平均的方法的。例如對于內(nèi)能應(yīng)該用質(zhì)量加權(quán)平均，對于速度、壓力應(yīng)該用面積加權(quán)平均。但是，對于另外一些物理量來說，卻不太容易選擇平均的方法，例如“總壓”（total pressure）就是這樣的一個物理量。由于總壓是流體能量可利用程度的度量[1]，所以在計算流體力學(xué)軟件的后處理中，總壓是經(jīng)常需要計算的一個量。例如，評價航空發(fā)動機進氣道性能的時候，就需要計算進氣道出口截面的總壓，以便計算進氣道的總壓損失。總壓損失越小，說明氣流的做功能力損失得越小，即進氣道的性能越好。
那么，計算某個截面的平均總壓時，應(yīng)該是用面積加權(quán)平均還是質(zhì)量加權(quán)平均呢？乍一看，總壓的量綱和壓力是一樣的，所以似乎應(yīng)該用面積加權(quán)平均，但其實這是不合理的。
為了理解這個問題，我們要明白總壓的定義。總壓是指將流體速度絕能等熵地滯止到零的時候的壓力。形象地說，就是假想讓流體絕能等熵地流入一個無限大的容器里，使得其速度滯止到零，則容器里的流體壓力就是總壓。
如果某個截面上各點的總壓不同，該如何平均呢？其實我們按照定義就行了，即假想在這個截面的下游讓流體絕能等熵地減速到靜止，看看壓力變成多少。這其中的關(guān)鍵問題在于，截面上各點的總壓本來是不同的，我們怎樣讓這整個截面的流體絕能等熵地滯止到同一個壓力。
展開 
surface integral的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
surface integral的最新內(nèi)容
（2）計算完成后，單擊主菜單中Postprocessing→Reports→Surface Integrals按鈕，Report Type選擇Face Average，F(xiàn)ield Variable選擇Velocity，Surface選擇outlet，單擊Save Output Parameter，Name設(shè)置為OUT-Velocity。
Integrals，彈出設(shè)置對話框，如下圖所示，計算出口總壓為1.463045 atm
官方文檔并未給出參照值，卻使用壓力基求解結(jié)果與密度基求解結(jié)果進行比較，搞不懂是幾個意思。
在計算完畢后，也可以通過模型樹節(jié)點Surface Integrals打開面積分對話框，其中Report Type也包含這些不同的類型，如下圖所示。
注：本文取自Fluent Theory Guide 26.3.1。
”
1 Area
Area通常用于計算指定面的面積，如下圖所示可以計算得到邊界inlet的面積。
但此需要使用Volume/Surface Integral Equations對背景環(huán)境進行描述，導(dǎo)致未知量數(shù)目急劇上升，求解效率急劇下降，反而不如求解微分方程的有限元分析法高效。
在矩量法里，對金屬有不同的處理方法。以EMX舉例，EMX中可以選擇2D模式，此時EMX認為電流分布于整個金屬結(jié)構(gòu)中，但是電荷僅在金屬的上下表面等量累積，因此在2D模式中，金屬的側(cè)邊電容將會被忽略。
FLUENT后處理模塊中有一個計算面積分的功能（Surface Integrals），當(dāng)計算某個邊界的某物理量的平均值時，常常用到Area-Weighted Average（面積加權(quán)平均）和Mass-Weighted Average（質(zhì)量加權(quán)平均）兩種不同的方法。
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。
對于Force evaluation scheme有兩個選項，分別為momentum exchange和surface stress integration，這是默認必選的，對于具體的認識有待研究。
自由表面運算中需要添加慣性重力項的，這個要注意特別是大尺度的流動分析，微尺度的模擬可以忽略。
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。
