FLUENT 12 边界条件应用

FLUENT 12 边界条件应用

1压力入口（pressure-inlet）

给出进口速度及需要计算的所有标量值。该边界条件既适用于可压缩流，也适用于不可压缩流。压力入口边界条件可用于压力已知，但是流动速度和/或速率未知的情况。这一情况可用于很多实际问题，比如浮力驱动的流动。压力入口边界条件也可用来定义外部或无约束流的自由边界。

2速度入口（velocity-inlet）

给出进口的总压和其它需要计算的标量进口值。该边界条件适用于不可压缩流动，如果用于可压缩流动它会导致非物理结果，这是因为它允许驻点条件浮动。应该注意不要让速度入口靠近固体妨碍物，因为这会导致流动入口驻点属性具有太高的非一致性。 3质量流动入口（mass-flow-inlet）

主要用于可压缩流动，给出进口的质量流量。当要求达到的是质量和能量流速，而不是流入的总压时，通常就会使用质量入口边界条件。调节入口总压可能会导致解的收敛速度较慢，所以如果压力入口边界条件和质量入口边界条件都可以接受，应该选择压力入口边界条件。在不可压缩流动中，不必指定入口质量流，因为当密度是常数时，速度入口边界条件就确定了质量流条件。

4压力出口（pressure-outlet）

给定流动出口的静压。对于有回流的出口，该边界条件比outflow 边界条件更容易收敛，但该边界条件只能用于模拟亚音速流动，如果流动变为超声速，就不再使用指定压力了，此时压力要从内部流动中推断，所有其它的流动属性都从内部推出。在解算过程中，如果压力出口边界处的流动是反向的，回流条件也需要指定。如果对于回流问题指定了比较符合实际的值，收敛性困难就会被减到最小。当出现回流时，使用压力出口边界条件来代替质量出口条件常常有更好的收敛速度。 5压力远场（pressure-far-field）

该边界条件只适用于模拟无穷远处的自由可压缩流动，该流动的自由流马赫数以及静态条件已知，这一边界类型只适用于可压缩流动。压力远场边界条件通常被称为典型边界条件，这是因为它使用典型的信息（黎曼不变量）来确定边界处的流动变量。这一边界条件只应用于密度是用理想气体定律计算出来的情况，不可以适用于其它情况，要有效地近似无限远处

的条件，必须将建立的这个远场放到所关心的计算物体的足够远处。例如，在机翼升力计算中远场边界一般都要设到20倍弦长的圆周之外。 6出流（outflow）

适用于模拟在求解前出口流速和压力未知的不可压缩流动，即适用于出口处流动是完全发展的情况（出流面上的流动情况由计算域内部外推得到，且对上游没有影响）。用户不需要定义流动出口边界的任何内容（除非你模拟辐射热传导、粒子的离散相或者分离质量流），FLUENT会从内部推导所需要的信息。然而，重要的是要知道这一边界条件的限制，注意下面几种情况不能使用出流边界条件：1）不能与压力入口边界条件一起使用，但压力入口边界条件可以与压力出口边界条件一起使用。2）不适用于可压缩流动。3）如果模拟变密度的非定常流，即使流动是不可压缩的也不行，在流动出口是完全发展的时候，这一

条件是适合的，这是因为质量出口边界条件假定了压力之外的所有流动变量正法向梯度为零。

7对称面（symmetry）

不属于流体计算域，不参与流场计算。 8内部面（interior）

用于两个区域的界面处，将两个界面隔开，不需要任何设置。 9壁面（wall）

用于限定流体和固体计算域。对于粘性流动问题，FLUENT默认设置是壁面无滑移条件。对于壁面有平移运动或者旋转运动时，可以指定壁面切向速度分量，也可以给出壁面切应力从而模拟壁面滑移。 10进风口（inlet-vent）

用于模拟具有指定的损失系数、流动方向以及周围（入口）环境总压和总温的进风口。 11进气扇（intake-fan）

用于模拟外部进气扇，它具有指定的压力跳跃、流动方向以及周围（进口）总压和总温。 12通风口（outlet-vent）

用于模拟通风口，它具有指定的损失系数以及周围环境（排放处）的静压和静温。 13排气扇（exhaust-fan）

用于模拟外部排气扇，它具有指定的压力跳跃以及周围环境（排放处）的静压。

14周期性边界（periodic）：如果我们关心的流动，其几何边界，流动和换热是周期性重复的，那么可以采取周期性边界条件。

15压力远场与压力出口边界区别

压力远场是指离出口边界很远处的压力的值，对于出口边界影响很薄弱，出口边界这个面或边上压力值可以不为常数，而是可以发生变化。而压力出口边界的面或边上压力值为定值。由于在求解时往往压力分布无法确定，但边界上压力一般变化不大，故大多数情况都采用压力出口边界，但少数情况边界面上压力变化可能很大时，需采用压力远场。

16 FLUENT中的压力

静压（Static Pressure）、动压（Dynamic Pressure）、总压（Total Pressure）是流体力学（总压严格说是空气动力学）中的概念（总压 = 静压 + 动压）。 不可压缩（ptotal?pstatic?12?u） 2可压缩（ptotal?pstatic?1+

???-1?M2a?2????1）

静压指跟随流体以相同速度运动的压力计所测量到的表压力，是因为分子的运动而产生的压力，即流体不受流速影响而测得的表压力值。

动压指由于流体运动而产生的压力，是按照能量观点给出的一个定义，数值上与流体的动能相等。

总压其实是一个能量平衡的关系，它是静压和马赫数的函数，它是静止在流体中的压力计所测量到的压力，等于静压与动压之和。

Gauge Pressure（静压） Gauge Total Pressure（总压）

这里需要强调一下 Gauge为名义值，如果Initial Gauge Pressure＝0，那么Gauge Pressure就是实际的静压Ps，Gauge Total Pressure就是实际的总压Pt。如果Initial Gauge Pressure≠0，则Gauge Pressure = Ps - Initial Gauge Pressure，Gauge Total Pressure = Pt - Initial Gauge Pressure。

17压力进口和压力出口边界中的压力如何设置？

注意压力仪表测得的压力都是表压，所以文献中提到的进口和出口压力都是指表压。 FLUENT中还有表压（Gauge Pressure）、绝压（Absolute Pressure）、参考压力（Relative Pressure）或操作压力（Operating Pressure） 总压 = 静压 + 动压（对不可压缩流动） 绝压 = 表压 + 参考压力 真空度 = 绝压 – 大气压 表压 = 大气压 – 绝压

FLUENT压力边界中设定的压力都是表压，在压力进口中设定的是总压；在压力出口中设定的是静压（注意这里面没有包含水头压力）。

18为什么要设置操作压力？

这是因为压力项在N-S方程中是以一阶导数的形式出现的，所以在求解压力的时候，一定要给定一个参考值才能确定，就比如求解一个一阶常微分方程，

dy?1，求出来是dxy?x?const，只有给定那个const才能构成定解条件，FLUENT中的操作压力就相当于

那个const，所以FLUENT求解出来的压力是表压力，再加上这个参考压力就是绝对压力。

19速度边界中的Velocity Formulation（Absolute或Relative）指动量方程用相对速度表示或绝对速度表示，这两个速度如何理解？

如果速度入口处的单元在计算的过程中有运动发生的情况（如果你使用了运动参考系或者滑移网格），你可以选择使用指定相对于邻近单元区域的速度或在参考坐标系中的绝对速度来定于入口处的速度。如果速度入口处的相邻单元在计算过程中没有发生运动，那么这两种方法所定义的速度是等价的。

在使用Pressure-based的求解器时，FLUENT允许用户定义的速度形式有绝对的和相对的，使用相对速度的形式是为了在FLUENT中使用运动参考系以及滑移网格方便定义速度，关于这两个速度的理解很简单，可以参考上面的说明。如果使用Density-based的求解器，这个求解器的算法只允许统一使用绝对速度的形式。

CFD模拟均匀通风管道，壁面粗糙度怎么设置？

壁面粗糙度可以在wall边界条件里设置roughness，根据材料属性输入。不过根据你的描述，壁面粗糙度应该影响不了那么多呀，有点没明白你的具体问题，计算采用的什么流量，CFD中一致吗？

18m通风道，管上开10个孔，为了实现均匀通风，通过相关文献上计算的方式算得各个孔的面积（等截面变孔径），然后用CFD模拟验证。结果各个孔的风速与计算的相差很大，而且趋势相反。想问壁面参数如何设置。

动压：总压与静压之差，运动流体密度和速度平方积之半。物体在流体中运动时，在正对流体运动的方向的表面，流体完全受阻，此处的流体速度为0，其动能转变为压力能，压力增大，其压力称为全受阻压力（简称全压或总压，用P表示），它与未受扰动处的压力（即静压，用P静表示）之差，称为动压（用P动表示）。

即： P动 = P - P静 = ρ*V*V*1/2 其中：ρ为密度，V为速度

静压：流体在静止时所产生的压力,流体在流动时产生的平行于流体运动方向的压力,流体中不受流速影响而测得的表压力值。

全压：流体作用在单位面积上所垂直力称为压力。当空气沿风管内壁流动时，其压力可分为静压、动压和全压，单位是 mmHg或 kg/m2或 Pa，我国的法定单位是 Pa。

全压：平行于风流，正对风流方向测得的压力为全压；全压可以通过传感器直接测得。 全压=静压+动压

表压：流体的绝对静压与测量地点的大气压力值的差值。 1.总绝对压力超过周围大气压力之数 2.液体中某一点高出大气压力的那部分压力。

绝压：绝压就是绝对压力（工程学称谓，物理学称谓是绝对压强)绝压，指绝对压力：介质(液体、气体或蒸汽)所处空间的所有压力。绝对压力是相对零压力而言的压力。相对应的，表压力(相对压力)：如果绝对压力和大气压的差值是一个正值，那么这个正值就是表压力，即表压力=绝对压力-大气压>0,如果是负值，就叫真空度。绝压PaA，表压PaG。

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