fluent邊界條件二講課講稿

1、周期性邊界條件周期性邊界條件用來解決，物理模型和所期待的流動的流動/熱解具有周期性重復(fù)的特點(diǎn)。FLUENT提供了兩種類型的周期性邊界條件。第一種類型不允許通過周期性平面具有壓降（對于FLUENT4用戶來說：這一類型的周期性邊界是指FLUENT4中的圓柱形邊界）。第二種類型允許通過平移周期性邊界具有壓降，它是你能夠模擬完全發(fā)展的周期性流動（在FLUENT4中是周期性邊界）。本節(jié)討論了無壓降的周期性邊界條件。在周期性流動和熱傳導(dǎo)一節(jié)中，完全發(fā)展的周期性模擬能力得到了詳盡的描述。周期性邊界的例子周期性邊界條件用于模擬通過計算模型內(nèi)的兩個相反平面的流動是相同的情況。下圖是周期性邊界條件的典型應(yīng)用。在這

2、些例子中，通過周期性平面進(jìn)入計算模型的流動和通過相反的周期性平面流出流場的流動是相同的。正如這些例子所示，周期性平面通常是成對使用的。Figure 1: 在圓柱容器中使用周期性邊界定義渦流周期性邊界的輸入對于沒有任何壓降的周期性邊界，你只需要輸入一個東西，那就是你的所模擬的幾何外形是旋轉(zhuǎn)性周期還是平移性周期。（對于有周期性壓降的周期流還要輸入其它的東西，請參閱周期性流動和熱傳導(dǎo)一節(jié)。）旋轉(zhuǎn)性周期邊界是指關(guān)于旋轉(zhuǎn)對稱幾何外形中線形成了一個包括的角度。本節(jié)中的圖一就是旋轉(zhuǎn)性周期。平移性周期邊界是指在直線幾何外形內(nèi)形成周期性邊界。下面兩圖是平移性周期邊界：Figure 1: 物理區(qū)域Figure 2

3、: 所模擬的區(qū)域?qū)τ谥芷谛赃吔?，你需要在周期性面板（下圖）中指定平移性邊界還是旋轉(zhuǎn)性邊界，該面板是從設(shè)定邊界條件菜單中打開的。Figure 3: 周期性面板(對于耦合解算器，周期性面板中將會有附加的選項(xiàng)，這一選項(xiàng)允許你指定壓力跳躍，詳細(xì)內(nèi)容請參閱周期性流動和熱傳導(dǎo)一節(jié)。)如果區(qū)域是旋轉(zhuǎn)性區(qū)域，請選擇旋轉(zhuǎn)性區(qū)域類型。如果是平移性就選擇平移性區(qū)域類型。對于旋轉(zhuǎn)性區(qū)域，解算器會自動計算通過周期性區(qū)域的旋轉(zhuǎn)角度。旋轉(zhuǎn)軸是為鄰近單元指定的旋轉(zhuǎn)軸。注意：對于使用旋轉(zhuǎn)周期性邊界來說，你不必指定鄰近單元區(qū)域?yàn)橐苿拥?。例如，你能夠使用具有管的平切片的非旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系來模擬三維管流，管的切片需要具有旋轉(zhuǎn)性周期。你可以

4、使用Grid/Check菜單選項(xiàng)（參閱檢查網(wǎng)格一節(jié)）來計算和顯示周期性邊界所有表面的旋轉(zhuǎn)角度的最大值、最小值和平均值。如果最大值、最小值和平均值之間的差別可以忽略 ，那么網(wǎng)格有一個問題：對于指定軸來說網(wǎng)格幾何外形不是周期性的。周期性邊界的默認(rèn)設(shè)定默認(rèn)為平移周期性邊界條件周期性邊界的計算程序FLUENT在周期性邊界處理流動就像反向周期性平面是和前面的周期性邊界直接相鄰一樣，因此，當(dāng)計算流過鄰近流體單元的周期性邊界時，就會使用與反向周期性平面相鄰的流體單元的流動條件。軸邊界的計算程序軸邊界條件軸邊界類型必須使用在對稱幾何外形的中線處（見下圖）。它也可以用在圓柱兩極的四邊形和六面體網(wǎng)格的中線上（比如

5、：像FLUENT4之類的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成代碼所產(chǎn)生的網(wǎng)格）。在軸邊界處，你不必定義任何邊界條件。Figure 1: 在軸對稱幾何外形的中線處軸邊界條件的使用軸邊界的計算程序要確定軸上特定點(diǎn)的適當(dāng)物理值，F(xiàn)LUENT使用鄰近單元中的單元值。流體條件流體區(qū)域是一組所有現(xiàn)行的方程都被解出的單元。對于流體區(qū)域只需要輸入流體材料類型。你必須指明流體區(qū)域內(nèi)包含哪種材料，以便于使用適當(dāng)?shù)牟牧蠈傩?。如果你模擬組分輸運(yùn)或者燃燒，你就不必在這里選擇材料屬性，當(dāng)你激活模型時，組分模型面板中會指定混合材料。相似地，對于多相流動你也不必指定材料屬性，當(dāng)你在多相流模型面板中激活模型時，你會選擇它們?？蛇x擇的輸入允許你設(shè)定熱、

6、質(zhì)量、動量、湍流、組分以及其它標(biāo)量屬性的源項(xiàng)。你也可以為流體區(qū)域定義運(yùn)動。如果鄰近流體區(qū)域內(nèi)具有旋轉(zhuǎn)周期性邊界，你就需要指定旋轉(zhuǎn)軸。如果你使用k-e模型或者Spalart-Allmaras模型來模擬湍流，你可以選擇定義流體區(qū)域?yàn)閷恿鲄^(qū)域。如果你用DO模型模擬輻射，你可以指定流體是否參加輻射。對于多孔區(qū)域的信息，請參閱多孔介質(zhì)條件一節(jié)。流體區(qū)域的輸入在流體面板中（下圖），你需要設(shè)定所有的流體條件，該面板是從設(shè)定邊界條件菜單中打開的。Figure 1: 流體面板定義流體材料要定義流體區(qū)域內(nèi)包含的材料，請?jiān)诓牧厦窒吕斜碇羞x擇適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)。這一列表中會包含所有已經(jīng)在使用材料面板中定義的流體材料（或者

7、從材料數(shù)據(jù)庫中加載）。如果你模擬組分輸運(yùn)或者多相流，在流體面板的下拉列表中不會出現(xiàn)材料名。對于組分計算，所有流體區(qū)域的混合材料將會是你在組分模型面板中所指定的材料。對于多相流，所有流體區(qū)域的材料將會是你在多相流模型面板中所指定的材料。定義源項(xiàng)如果你希望在流體區(qū)域內(nèi)定義熱、質(zhì)量、動量、湍流、組分以及其它標(biāo)量屬性的源項(xiàng)，你可以激活源項(xiàng)選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)。詳情請參閱定義質(zhì)量、動量、能量和其它源項(xiàng)一節(jié)。指定層流區(qū)域如果你使用k-e模型或者Spalart-Allmaras模型來模擬湍流，在指定的流體區(qū)域關(guān)掉湍流模擬是可能的（即：使湍流生成和湍流粘性無效，但是湍流性質(zhì)的輸運(yùn)仍然保持）。如果你知道在某一區(qū)域流動是層

8、流這一功能是很有用的。比方說：如果你知道機(jī)翼上的轉(zhuǎn)唳點(diǎn)的位置，你可以在層流單元區(qū)域邊界和湍流區(qū)域邊界創(chuàng)建一個層流/湍流過渡邊界。這一功能允許你模擬機(jī)翼上的湍流過渡。要在流體區(qū)域內(nèi)取消湍流模擬，請?jiān)诹黧w面板中打開層流區(qū)域選項(xiàng)。 指定旋轉(zhuǎn)軸如果鄰近流體區(qū)域存在旋轉(zhuǎn)性周期邊界，或者區(qū)域是旋轉(zhuǎn)的，你必須指定旋轉(zhuǎn)軸。要定義旋轉(zhuǎn)軸，請?jiān)O(shè)定旋轉(zhuǎn)軸方向和起點(diǎn)。這個軸和任何鄰近壁面區(qū)域或任何其它單元區(qū)域所使用的旋轉(zhuǎn)軸是獨(dú)立的。對于三維問題，旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)是從旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)中輸入的起點(diǎn)，方向?yàn)樾D(zhuǎn)軸方向選項(xiàng)中輸入的方向。對于二維非軸對稱問題，你只需要指定旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)，方向就是通過指定點(diǎn)的z方向。（z向是垂直于幾何外形平面的

9、，這樣才能保證旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)在該平面內(nèi)）。對于二維軸對稱問題，你不必定義軸，旋轉(zhuǎn)通常就是關(guān)于x軸的，起點(diǎn)為(0,0)。定義區(qū)域運(yùn)動對于旋轉(zhuǎn)和平移坐標(biāo)系要定義移動區(qū)域，請?jiān)谶\(yùn)動類型下菜單(如果你用滾動條向右滾動到旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)和方向，就是可見的了)中選擇運(yùn)動參考坐標(biāo)系。然后在面板的擴(kuò)展部分設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù)。要對移動或者滑移網(wǎng)格定義移動區(qū)域，在移動類型下拉列表中選擇移動網(wǎng)格，然后在擴(kuò)展面板中設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù)。詳情請參閱滑動網(wǎng)格。對于包括線性、平移運(yùn)動的流體區(qū)域問題，通過設(shè)定X, Y,和Z分量來指定平移速度。對于包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的問題，在旋轉(zhuǎn)速度中指定旋轉(zhuǎn)速度。旋轉(zhuǎn)軸的定義請參閱指定旋轉(zhuǎn)軸一節(jié)。關(guān)于在移動參考系中模擬

10、流動的詳細(xì)內(nèi)容請參閱移動區(qū)域的流動一節(jié)。定義輻射參數(shù)如果你使用DO輻射模型，你可以用參加輻射選項(xiàng)指定流體區(qū)域是否參加輻射的計算。詳情請參閱輻射邊界條件一節(jié)。固體條件固體區(qū)域是僅用來解決熱傳導(dǎo)問題的一組區(qū)域。作為固體處理的材料可能事實(shí)上是流體，但是假定其中沒有對流發(fā)生。固體區(qū)域僅需要輸入材料類型。你必須表明固體區(qū)域包含哪種材料，以便于計算是使用適當(dāng)?shù)牟牧?。可選擇的輸入允許你設(shè)定體積熱生成速度（熱源）。你也可以定義固體區(qū)域的運(yùn)動。如果在鄰近的固體單元內(nèi)有旋轉(zhuǎn)性周期邊界，你就需要指定旋轉(zhuǎn)軸。如果你模擬DO輻射模型，你可以指定固體材料是否參加輻射的計算。固體區(qū)域的輸入流體區(qū)域的輸入在固體面板中（下圖）

11、，你需要設(shè)定所有的固體條件，該面板是從設(shè)定邊界條件菜單中打開的。Figure 1: 固體面板定義流體材料要定義固體區(qū)域內(nèi)包含的材料，請?jiān)诓牧厦窒吕斜碇羞x擇適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)。這一列表中會包含所有已經(jīng)在使用材料面板中定義的固體材料（或者從材料數(shù)據(jù)庫中加載）。定義熱源如果你希望在固體區(qū)域內(nèi)定義熱源項(xiàng)，你可以激活源項(xiàng)選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)。詳情請參閱定義質(zhì)量、動量、能量和其它源項(xiàng)一節(jié)。指定旋轉(zhuǎn)軸如果鄰近固體區(qū)域存在旋轉(zhuǎn)性周期邊界，或者區(qū)域是旋轉(zhuǎn)的，你必須指定旋轉(zhuǎn)軸。要定義旋轉(zhuǎn)軸，請?jiān)O(shè)定旋轉(zhuǎn)軸方向和起點(diǎn)。這個軸和任何鄰近壁面區(qū)域或任何其它單元區(qū)域所使用的旋轉(zhuǎn)軸是獨(dú)立的。對于三維問題，旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)是從旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)中輸入的起

12、點(diǎn)，方向?yàn)樾D(zhuǎn)軸方向選項(xiàng)中輸入的方向。對于二維非軸對稱問題，你只需要指定旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)，方向就是通過指定點(diǎn)的z方向。（z向是垂直于幾何外形平面的，這樣才能保證旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)在該平面內(nèi)）。對于二維軸對稱問題，你不必定義軸，旋轉(zhuǎn)通常就是關(guān)于x軸的，起點(diǎn)為(0,0)。定義區(qū)域運(yùn)動對于旋轉(zhuǎn)和平移坐標(biāo)系要定義移動區(qū)域，請?jiān)谶\(yùn)動類型下菜單(如果你用滾動條向右滾動到旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)和方向，就是可見的了)中選擇運(yùn)動參考坐標(biāo)系。然后在面板的擴(kuò)展部分設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù)。要對移動或者滑移網(wǎng)格定義移動區(qū)域，在移動類型下拉列表中選擇移動網(wǎng)格，然后在擴(kuò)展面板中設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù)。詳情請參閱滑動網(wǎng)格。對于包括線性、平移運(yùn)動的流體（？原文是流體，按

13、理說應(yīng)該是固體）區(qū)域問題，通過設(shè)定X, Y,和Z分量來指定平移速度。對于包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的問題，在旋轉(zhuǎn)速度中指定旋轉(zhuǎn)速度。旋轉(zhuǎn)軸的定義請參閱指定旋轉(zhuǎn)軸一節(jié)。關(guān)于在移動參考系中模擬流動的詳細(xì)內(nèi)容請參閱移動區(qū)域的流動一節(jié)。定義輻射參數(shù)如果你使用DO輻射模型，你可以用參加輻射選項(xiàng)指定固體區(qū)域是否參加輻射的計算。詳情請參閱輻射邊界條件一節(jié)。多孔介質(zhì)條件多孔介質(zhì)模型可以應(yīng)用于很多問題，如通過充滿介質(zhì)的流動、通過過濾紙、穿孔圓盤、流量分配器以及管道堆的流動。當(dāng)你使用這一模型時，你就定義了一個具有多孔介質(zhì)的單元區(qū)域，而且流動的壓力損失由多孔介質(zhì)的動量方程中所輸入的內(nèi)容來決定。通過介質(zhì)的熱傳導(dǎo)問題也可以得到描述，

14、它服從介質(zhì)和流體流動之間的熱平衡假設(shè)，具體內(nèi)容可以參考多孔介質(zhì)中能量方程的處理一節(jié)。多孔介質(zhì)的一維化簡模型，被稱為多孔跳躍，可用于模擬具有已知速度/壓降特征的薄膜。多孔跳躍模型應(yīng)用于表面區(qū)域而不是單元區(qū)域，并且在盡可能的情況下被使用（而不是完全的多孔介質(zhì)模型），這是因?yàn)樗哂懈玫聂敯粜?，并具有更好的收斂性。詳?xì)內(nèi)容請參閱多孔跳躍邊界條件。多孔介質(zhì)模型的限制如下面各節(jié)所述，多孔介質(zhì)模型結(jié)合模型區(qū)域所具有的阻力的經(jīng)驗(yàn)公式被定義為“多孔”。事實(shí)上多孔介質(zhì)不過是在動量方程中具有了附加的動量損失而已。因此，下面模型的限制就可以很容易的理解了。流體通過介質(zhì)時不會加速，因?yàn)槭聦?shí)上出現(xiàn)的體積的阻塞并沒有在模

15、型中出現(xiàn)。這對于過渡流是有很大的影響的，因?yàn)樗馕吨鳩LUENT不會正確的描述通過介質(zhì)的過渡時間。多孔介質(zhì)對于湍流的影響只是近似的。詳細(xì)內(nèi)容可以參閱湍流多孔介質(zhì)的處理一節(jié)。多孔介質(zhì)的動量方程多孔介質(zhì)的動量方程具有附加的動量源項(xiàng)。源項(xiàng)由兩部分組成，一部分是粘性損失項(xiàng) (Darcy)，另一個是內(nèi)部損失項(xiàng)：其中S_i是i向(x, y, or z)動量源項(xiàng)，D和C是規(guī)定的矩陣。在多孔介質(zhì)單元中，動量損失對于壓力梯度有貢獻(xiàn)，壓降和流體速度（或速度方陣）成比例。對于簡單的均勻多孔介質(zhì)：其中a是滲透性，C_2時內(nèi)部阻力因子，簡單的指定D和C分別為對角陣1/a 和C_2其它項(xiàng)為零。FLUENT還允許模擬的源項(xiàng)

16、為速度的冪率：其中C_0和C_1為自定義經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。注意：在冪律模型中，壓降是各向同性的，C_0的單位為國際標(biāo)準(zhǔn)單位。多孔介質(zhì)的Darcy定律通過多孔介質(zhì)的層流流動中，壓降和速度成比例，常數(shù)C_2可以考慮為零。忽略對流加速以及擴(kuò)散，多孔介質(zhì)模型簡化為Darcy定律：在多孔介質(zhì)區(qū)域三個坐標(biāo)方向的壓降為：其中1/a_ij為多孔介質(zhì)動量方程1中矩陣D的元素v_j為三個方向上的分速度，D n_x、 D n_y、以及D n_z為三個方向上的介質(zhì)厚度。在這里介質(zhì)厚度其實(shí)就是模型區(qū)域內(nèi)的多孔區(qū)域的厚度。因此如果模型的厚度和實(shí)際厚度不同，你必須調(diào)節(jié)1/a_ij的輸入。.多孔介質(zhì)的內(nèi)部損失在高速流動中，多孔介質(zhì)動

17、量方程1中的常數(shù)C_2提供了多孔介質(zhì)內(nèi)部損失的矯正。這一常數(shù)可以看成沿著流動方向每一單位長度的損失系數(shù)，因此允許壓降指定為動壓頭的函數(shù)。如果你模擬的是穿孔板或者管道堆，有時你可以消除滲透項(xiàng)而只是用內(nèi)部損失項(xiàng)，從而得到下面的多孔介質(zhì)簡化方程： 寫成坐標(biāo)形式為： 多孔介質(zhì)中能量方程的處理對于多孔介質(zhì)流動，F(xiàn)LUENT仍然解標(biāo)準(zhǔn)能量輸運(yùn)方程，只是修改了傳導(dǎo)流量和過度項(xiàng)。在多孔介質(zhì)中，傳導(dǎo)流量使用有效傳導(dǎo)系數(shù)，過渡項(xiàng)包括了介質(zhì)固體區(qū)域的熱慣量：其中：h_f=流體的焓 h_s=固體介質(zhì)的焓 f=介質(zhì)的多孔性 k_eff=介質(zhì)的有效熱傳導(dǎo)系數(shù) Sh_f=流體焓的源項(xiàng) Sh_s=固體焓的源項(xiàng)多孔介質(zhì)的有效傳

18、導(dǎo)率多孔區(qū)域的有效熱傳導(dǎo)率k_eff是由流體的熱傳導(dǎo)率和固體的熱傳導(dǎo)率的體積平均值計算得到：其中：f=介質(zhì)的多孔性 k_f=流體狀態(tài)熱傳導(dǎo)率（包括湍流的貢獻(xiàn)k_t）k_s=固體介質(zhì)熱傳導(dǎo)率如果得不到簡單的體積平均，可能是因?yàn)榻橘|(zhì)幾何外形的影響。有效傳導(dǎo)率可以用自定義函數(shù)來計算。然而，在所有的算例中，有效傳導(dǎo)率被看成介質(zhì)的各向同性性質(zhì)。多孔介質(zhì)中的湍流處理在多孔介質(zhì)中，默認(rèn)的情況下FLUENT會解湍流量的標(biāo)準(zhǔn)守恒防城。因此，在這種默認(rèn)的方法中，介質(zhì)中的湍流被這樣處理：固體介質(zhì)對湍流的生成和耗散速度沒有影響。如果介質(zhì)的滲透性足夠大，而且介質(zhì)的幾何尺度和湍流渦的尺度沒有相互作用，這樣的假設(shè)是合情合理

19、的。但是在其它的一些例子中，你會壓制了介質(zhì)中湍流的影響。如果你使用k-e模型或者Spalart-Allmaras模型，你如果設(shè)定湍流對粘性的貢獻(xiàn)m_t為零，你可能會壓制了湍流對介質(zhì)的影響。當(dāng)你選擇這一選項(xiàng)時，F(xiàn)LUENT會將入口湍流的性質(zhì)傳輸?shù)浇橘|(zhì)中，但是它對流動混合和動量的影響被忽略了。除此之外，在介質(zhì)中湍流的生成也被設(shè)定為零。要實(shí)現(xiàn)這一解策略，請?jiān)诹黧w面板中打開層流選項(xiàng) 。激活這個選項(xiàng)就意味著多孔介質(zhì)中的m_t為零，湍流的生成也為零。如果去掉該選項(xiàng)（默認(rèn)）則意味著多孔介質(zhì)中的湍流會像大體積流體流動一樣被計算。概述模擬多孔介質(zhì)流動時，對于問題設(shè)定需要的附加輸入如下：定義多孔區(qū)域確定流過多孔區(qū)

20、域的流體材料設(shè)定粘性系數(shù)（多孔介質(zhì)動量方程3中的1/a_ij）以及內(nèi)部阻力系數(shù)（多孔介質(zhì)動量方程3中的C_2_ij），并定義應(yīng)用它們的方向矢量。冪率模型的系數(shù)也可以選擇指定。定義多孔介質(zhì)包含的材料屬性和多孔性設(shè)定多孔區(qū)域的固體部分的體積熱生成速度（或任何其它源項(xiàng)，如質(zhì)量、動量）（此項(xiàng)可選）。如果合適的話，限制多孔區(qū)域的湍流粘性。如果相關(guān)的話，指定旋轉(zhuǎn)軸和/或區(qū)域運(yùn)動。在定義粘性和內(nèi)部阻力系數(shù)中描述了決定阻力系數(shù)和/或滲透性的方法。如果你使用多孔動量源項(xiàng)的冪律近似，你需要輸入多孔介質(zhì)動量方程5中的C_0和C_1來取代阻力系數(shù)和流動方向。在流體面板中（下圖）你需要設(shè)定多孔介質(zhì)的所有參數(shù)，該面板是從

21、邊界條件菜單中打開的（詳細(xì)內(nèi)容請參閱邊界條件的設(shè)定一節(jié)）Figure 1:多孔區(qū)域的流體面板定義多孔區(qū)域正如定義邊界條件概述中所提到的，多孔區(qū)域是作為特定類型的流體區(qū)域來模擬的。亞表明流體區(qū)域是多孔區(qū)域，請?jiān)诹黧w面板中激活多孔區(qū)域選項(xiàng)。面板會自動擴(kuò)展到多孔介質(zhì)輸入狀態(tài)。定義穿越多孔介質(zhì)的流體在材料名字下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)牧黧w就可以定義通過多孔介質(zhì)的流體了。如果你模擬組分輸運(yùn)或者多相流，流體面板中就不會出現(xiàn)材料名字下拉菜單了。對于組分計算，所有流體和/或多孔區(qū)域的混合材料就是你在組分模型面板中指定的材料。對于多相流模型，所有流體和/或多孔區(qū)域的混合材料就是你在多相流模型面板中指定的材料。定義粘性

22、和內(nèi)部阻力系數(shù)粘性和內(nèi)部阻力系數(shù)以相同的方式定義。使用笛卡爾坐標(biāo)系定義系數(shù)的基本方法是在二維問題中定義一個方向矢量，在三維問題中定義兩個方向矢量，然后在每個方向上指定粘性和/或阻力系數(shù)。在二維問題中第二個方向沒有明確定義，它是垂直于指定的方向矢量和z向矢量所在的平面的。在三維問題中，第三個方向矢量是垂直于所指定的兩個方向矢量所在平面的。對于三維問題，第二個方向矢量必須垂直于第一個方向矢量。如果第二個方向矢量指定失敗，解算器會確保它們垂直而忽略在第一個方向上的第二個矢量的任何分量。所以你應(yīng)該確保第一個方向指定正確。在三維問題中也可能會使用圓錐（或圓柱）坐標(biāo)系來定義系數(shù)，具體如下：定義阻力系數(shù)的過

23、程如下：定義方向矢量。使用笛卡爾坐標(biāo)系，簡單指定方向1矢量，如果是三維問題，指定方向2矢量。每一個方向都應(yīng)該是從(0,0)或者(0,0,0)到指定的(X,Y)或(X,Y,Z)矢量。（如果方向不正確請按上面的方法解決）對于有些問題，多孔介質(zhì)的主軸和區(qū)域的坐標(biāo)軸不在一條直線上，你不必知道多孔介質(zhì)先前的方向矢量。在這種情況下，三維中的平面工具或者二維中的線工具可以幫你確定這些方向矢量。捕捉Snap平面工具（或者線工具）到多孔區(qū)域的邊界。（請遵循使用面工具和線工具中的說明，它在已存在的表面上為工具初始化了位置）。適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)坐標(biāo)軸直到它們和多孔介質(zhì)區(qū)域成一條線。當(dāng)成一條線之后，在流體面板中點(diǎn)擊從平面工具

24、更新或者從線工具更新按鈕。FLUENT會自動將方向1矢量指向?yàn)楣ぞ叩募t（三維）或綠（二維）箭頭所指的方向。要使用圓錐坐標(biāo)系（比方說環(huán)狀、錐狀顧慮單元），請遵循下面步驟（這一選項(xiàng)只用于三維問題）：打開圓錐選項(xiàng)指定圓錐軸矢量和在錐軸上的點(diǎn)。圓錐軸矢量的方向?qū)菑?0,0,0)到指定的(X,Y,Z)方向的矢量。FLUENT將會使用圓錐軸上的點(diǎn)將阻力轉(zhuǎn)換到笛卡爾坐標(biāo)系。設(shè)定錐半角(錐軸和錐表面之間的角度，如下圖)，使用柱坐標(biāo)系，錐半角為0.Figure 1:錐半角對于有些問題，錐形過濾單元的主軸和區(qū)域的坐標(biāo)軸不在一條直線上，你不必知道錐軸先前的方向矢量以及錐軸上的點(diǎn)。在這種情況下，三維中的平面工具或

25、者二維中的線工具可以幫你確定這些方向矢量。一種方法如下：在點(diǎn)擊捕捉到區(qū)域按鈕之前，你可以在下拉菜單中選擇垂直于錐軸矢量的軸過濾單元的邊界區(qū)域。點(diǎn)擊捕捉到區(qū)域按鈕，F(xiàn)LUENT會自動將平面工具捕捉到邊界。它也會設(shè)定錐軸矢量和錐軸上的點(diǎn)（需注意的是你還要自己設(shè)定錐半角）。另一種方法為： 捕捉Snap平面工具到多孔區(qū)域的邊界。（請遵循使用面工具和線工具中的說明，它在已存在的表面上為工具初始化了位置）。旋轉(zhuǎn)和平移工具坐標(biāo)軸，直到工具的紅箭頭指向錐的軸向。工具的起點(diǎn)在軸上。當(dāng)軸和工具的起點(diǎn)成一條線時，在流體面板中點(diǎn)擊從平面工具更新按鈕。FLUENT會自動設(shè)定軸向矢量以及在軸上的點(diǎn)（注意：你還是要自己設(shè)定

26、錐的半角）。在粘性阻力中指定每個方向的粘性阻力系數(shù)1/a，在內(nèi)部阻力中指定每一個方向上的內(nèi)部阻力系數(shù)C_2（你可能需要將滾動條向下滾動來查看這些輸入）。如果你使用錐指定方法，方向1為錐軸方向，方向2為垂直于錐表面（對于圓柱就是徑向）方向，方向3圓周（q）方向。在三維問題中可能有三種可能的系數(shù)，在二維問題中有兩種：在各向同性算例中，所有方向上的阻力系數(shù)都是相等的（如海綿）。在各向同性算例中你必須將每個方向上的阻力系數(shù)設(shè)定為相等。在三維問題中只有兩個方向上的系數(shù)相等，第三個方向上的阻力系數(shù)和前兩個不等，或者在二維問題中兩個方向上的系數(shù)不等，你必須準(zhǔn)確的指定每一個方向上的系數(shù)。例如，如果你得多孔區(qū)域

27、是由具有小洞的細(xì)管組成，細(xì)管平行于流動方向，流動會很容易的通過細(xì)管，但是流動在其它兩個方向上（通過小洞）會很小。如果你有一個平的盤子垂直于流動方向，流動根本就不會穿過它而只在其它兩個方向上。在三維問題中還有一種可能就是三個系數(shù)各不相同。例如，如果多孔區(qū)域是由不規(guī)則間隔的物體（如針腳）組成的平面，那么阻礙物之間的流動在每個方向上都不同。此時你就需要在每個方向上指定不同的系數(shù)（請注意指定各向同性系數(shù)時，多孔介質(zhì)的解策略的注解）。推導(dǎo)粘性和內(nèi)部損失系數(shù)的方法在定義粘性和內(nèi)部阻力系數(shù)一節(jié)中介紹。當(dāng)你使用多孔介質(zhì)模型時，你必須記住FLUENT中的多孔單元是100%打開的，而且你所指定1/a_ij和/或C

28、_2_ij的值必須是基于這個假設(shè)的。然而，假如你知道通過真實(shí)裝置壓降和速度之間的的變化，它只是部分地對流動開放。下面的練習(xí)會告訴你如何對FLUENT模型計算適當(dāng)?shù)腃_2值。假定穿孔圓盤只有25%對流動開放。已知通過圓盤的壓降為0.5。在圓盤內(nèi)真實(shí)流體速度基礎(chǔ)上，即通過%25開放區(qū)域的的基礎(chǔ)上，損失系數(shù)由下式定義的損失系數(shù)K_L為0.5：要計算適當(dāng)?shù)腃_2值，請注意在FLUENT模型中：通過穿孔圓盤的速度假定圓盤為100%開放的。損失系數(shù)必須轉(zhuǎn)化為多孔區(qū)域每個單位長度的動壓頭損失。對于第一條，第一步是計算并調(diào)節(jié)損失因子K_L，它應(yīng)該是在100%開放區(qū)域的速度基礎(chǔ)上的：或者注意對于相同的流速，v_

29、25% open = 4 v_100% open,調(diào)節(jié)之后的損失系數(shù)為8。對于第二條，你必須將它轉(zhuǎn)換為穿孔圓盤每個單位厚度的損失系數(shù)。假定圓盤的厚度為1.0 mm。內(nèi)部損失系數(shù)為（國際標(biāo)準(zhǔn)單位）：注意，對于各向異性介質(zhì)，這些信息必須分別從每一個坐標(biāo)方向上計算。第二個例子，考慮模擬充滿介質(zhì)的流動。在湍流流動中，充滿介質(zhì)的流動用滲透性和內(nèi)部損失系數(shù)來模擬。推導(dǎo)適當(dāng)常數(shù)的方法包括了Ergun方程49的使用，對于在很大范圍雷諾數(shù)內(nèi)和許多類型的充滿形式，有一個半經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系式：當(dāng)模擬充滿介質(zhì)的層流流動時，上面方程中的第二項(xiàng)可能是個小量，從而得到Blake-Kozeny方程49：在這些方程中，m是粘性，D_

30、p是平均粒子直徑，e空間所占的分?jǐn)?shù)（即空間的體積除以總體積）。比較多孔介質(zhì)中Darcy定律的方程1和內(nèi)部損失系數(shù)為9的方程1，則每一方向上的滲透性和內(nèi)部損失系數(shù)定義為：第三個例子我們會考慮Van Winkle等人146，121的方程，并表明如何通過具有方孔圓盤的多孔介質(zhì)輸入來計算壓力損失。作者所聲明的應(yīng)用在通過在等邊三角形上的方洞圓盤的湍流中的表達(dá)式為：其中：m(dot)=通過圓盤的質(zhì)量流速A_f=剩下的面積或者洞的總面積A_p=圓盤的面積（固體和洞) C=對于不同D/t的不同雷諾數(shù)范圍被列成不同的表的系數(shù) D/t=洞的直徑和圓盤厚度的比例對于t/D 1.6和Re 4000，系數(shù)C近似為0.9

31、8，其中雷諾數(shù)是基于洞的直徑與速度的使用下式整理方程17：除以圓盤的厚度D x = t有：其中v是表面速度而不是洞內(nèi)的速度。與多孔介質(zhì)內(nèi)部損失系數(shù)中的方程1比較可以看出，對于垂直于圓盤方向，常數(shù)C_2可由下式計算：考慮通過由隨機(jī)方向的纖維或者玻璃材料組成的墊子或者過濾器的層流。對于可以二選一的方程Blake-Kozeny(方程11)，我們可能會選擇將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列成表。很多類型的纖維都由這一類相關(guān)的數(shù)據(jù)70。固體體積分?jǐn)?shù)f 玻璃絲織品的無量綱滲透性Q0.262 0.25 0.258 0.26 0.221 0.40 0.218 0.41 0.172 0.80 其中Q =，a為纖維直徑。使用多孔介質(zhì)的

32、Darcy定律中的方程1可以很容易從給定的纖維直徑和體積分?jǐn)?shù)種計算出。使用冪律模型對于多孔介質(zhì)動量源項(xiàng)（多孔介質(zhì)動量方程中的方程5），如果你使用冪律模型近似，你只要在流體面板的冪律模型中輸入系數(shù)C_0和C_1就可以了。如果C_0或C_1為非零值，解算器會忽略面板中除了多孔介質(zhì)冪律模型之外的所有輸入。定義熱傳導(dǎo)如果你選擇在多孔介質(zhì)中模擬熱傳導(dǎo)，你必須指定多孔介質(zhì)中的材料以及多孔性。要定義多孔介質(zhì)的材料，向下拉流體面板中阻力輸入下面的滾動條，然后在多孔熱傳導(dǎo)的固體材料下拉列表中選中適當(dāng)?shù)墓腆w。然后在多孔熱傳導(dǎo)下設(shè)定多孔性。多孔性f是多孔介質(zhì)中流體的體積分?jǐn)?shù)（即介質(zhì)的開放體積分?jǐn)?shù)）。多孔性用于介質(zhì)中

33、的熱傳導(dǎo)預(yù)測，處理方法請參閱多孔介質(zhì)能量方程的處理一節(jié)。它還對介質(zhì)中的反應(yīng)源項(xiàng)和體力的計算有影響。這個源項(xiàng)和介質(zhì)中流體的體積成比例。如果你想要模擬完全開放的介質(zhì)（固體介質(zhì)沒有影響），你應(yīng)該設(shè)定多孔性為1.0。當(dāng)多孔性為1.0時，介質(zhì)的固體部分對于熱傳導(dǎo)和（或）熱源項(xiàng)/反應(yīng)源項(xiàng)沒有影響。注意：多孔性永遠(yuǎn)不會影響介質(zhì)中的流體速度，這已經(jīng)在多孔介質(zhì)的動量方程一節(jié)中介紹了。不管你將多孔性設(shè)定為何值，F(xiàn)LUENT所預(yù)測的速度都是介質(zhì)中的表面速度。定義源項(xiàng)如果你想在多孔流動的能量方程中包括熱的影響，請激活源項(xiàng)選項(xiàng)并設(shè)定非零的能量源項(xiàng)。FLUENT會計算多孔區(qū)域所生成的能量，該能量為能量源項(xiàng)值乘以組成多孔區(qū)

34、域的單元所有體積值。你也可以定義質(zhì)量、動量、湍流、組分或者其它標(biāo)量的源項(xiàng)，詳細(xì)內(nèi)容請參閱、質(zhì)量、動量、能量和其它源項(xiàng)的定義。在多孔區(qū)域內(nèi)壓制湍流源項(xiàng)如多孔介質(zhì)的湍流處理中所討論的，湍流在多孔介質(zhì)中的計算和大量（bulk）流體流動是一樣的。如果你使用k-e模型或者Spalart-Allmaras模型，你想要壓制湍流在多孔區(qū)域的影響可以打開流體區(qū)域面板中的層流區(qū)域選項(xiàng)（從而使得多孔區(qū)域的湍流生成為零）。指定旋轉(zhuǎn)軸并定義區(qū)域運(yùn)動旋轉(zhuǎn)軸和區(qū)域運(yùn)動的輸入和標(biāo)準(zhǔn)流體區(qū)域的輸入是相同的，詳細(xì)情況可以參閱流體區(qū)域的輸入一節(jié)。多孔介質(zhì)的解策略一般說來，在模擬多孔介質(zhì)時，你可以使用標(biāo)準(zhǔn)的解算步驟以及解參數(shù)的設(shè)置。

35、然而你會發(fā)現(xiàn)如果多孔區(qū)域在流動方向上壓降相當(dāng)大（比如：滲透性a很低或者內(nèi)部因子C_2很大）的話，解的收斂速度就會變慢。這就表明由于動量源項(xiàng)中出現(xiàn)了多孔介質(zhì)的壓降（方程的矩陣不再是對角占優(yōu)了），收斂性問題就出現(xiàn)了。解決多孔介質(zhì)區(qū)域收斂性差最好的補(bǔ)救辦法就是對于通過介質(zhì)的流向壓降有一個很好初始預(yù)測。猜測的辦法之一就是，在介質(zhì)流體單元的上游或者下游補(bǔ)償一個壓力值，詳細(xì)內(nèi)容請參閱所選單元的補(bǔ)償值一節(jié)。必須記住的是，當(dāng)補(bǔ)償壓力時，你所輸入的壓力可以定義為解算器所使用的gauge壓力（即在操作條件面板中定義的相對于操作壓力的壓力）。另一個處理收斂性差的方法是臨時取消多孔介質(zhì)模型（在流體面板中關(guān)閉多孔區(qū)域）

36、然后獲取一個不受多孔區(qū)域影響的初始流場。取消多孔區(qū)域后，F(xiàn)LUENT會將多孔區(qū)域處理為流體區(qū)域并按相應(yīng)的流體區(qū)域來計算。一旦獲取了初始解，或者計算很容易收斂，你就可以激活多孔模型繼續(xù)計算包含多孔區(qū)域的流場（對于大阻力多孔介質(zhì)不推薦使用該方法）。對于高度各向異性的多孔介質(zhì)，有時會造成收斂性的麻煩。對于這些問題你可以將多孔介質(zhì)的各向異性系數(shù)（1/a_ij和C_2_i,j）限制在二階或者三階的量級。即使在某一方向上介質(zhì)的阻力為無窮大，你也不需要將它設(shè)定超過初始流動方向上的1000倍。多孔介質(zhì)的后處理可以通過檢查速度分量和壓力值來確定多孔區(qū)域?qū)τ诹鲌龅挠绊?。你可能對下列變量或函?shù)的圖形（XY圖，等值線

37、圖或者矢量圖）或者文檔報告感興趣：X,Y,Z速度（在速度類別中）靜壓（在壓力類別中）這些變量會在后處理面板的變量選擇下拉菜單制定類別中出現(xiàn)。需要注意的是多孔區(qū)域的熱報告不影響固體介質(zhì)的屬性。所報告的多孔區(qū)域內(nèi)的熱容、傳導(dǎo)率以及焓是流體的屬性不包括固體介質(zhì)的影響。排氣扇邊界條件排氣扇模型是集總模型，可用于確定具有已知特征的排氣扇對于大流域流場的影響。排氣扇邊界類型允許你輸入控制通過排氣扇單元頭部（壓升）和流動速率（速度）之間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)曲線。你也可以制定排氣扇旋轉(zhuǎn)速度的徑向和切向分量。排氣扇模型并精確模擬經(jīng)過排氣扇葉片的詳細(xì)流動。它所預(yù)測的是通過排氣扇的流量。排氣扇的使用可能和其它流動源項(xiàng)關(guān)聯(lián)，或

38、作為模擬中流動的唯一源項(xiàng)。在后面的算例中，系統(tǒng)的流動速度由系統(tǒng)的損失和排氣扇曲線之間的相互平衡決定。FLUENT還提供了與用戶自定義模型之間的連接，這個模型在計算時更新了壓力跳躍函數(shù)。該功能在自定義排氣扇模型一節(jié)介紹。排氣扇方程模擬通過排氣扇的壓升在FLUENT的排氣扇模型中，排氣扇被看成無限薄，通過排氣扇的不連續(xù)壓升被指定為通過排氣扇速度的函數(shù)。它們之間的關(guān)系可能是常數(shù)，多項(xiàng)式、分段線性函數(shù)或者分段多項(xiàng)式函數(shù)，也可以是自定義函數(shù)。多于多項(xiàng)式情況，關(guān)系式為：其中D p為壓力升高（單位：Pa），f_n為壓力跳躍多項(xiàng)式系數(shù)，v垂直于排氣扇的當(dāng)?shù)亓黧w速度。速度v既可以是正也可以是負(fù)。你必須正確的模擬

39、排氣扇以保證從排氣扇流過之后流體有個壓力升高的現(xiàn)象。對于排氣扇區(qū)域內(nèi)所有表面，你可以選擇使用垂直于排氣扇的質(zhì)量平均速度來確定單獨(dú)的壓力跳躍值。模擬排氣扇漩渦速度對于三維問題，對流的切向何徑向速度值可以加到排氣扇表面來產(chǎn)生渦流。這些速度可以指定為到排氣扇中心的徑向距離的函數(shù)。它們之間的關(guān)系可以是常數(shù)、多項(xiàng)式函數(shù)或者自定義函數(shù)。注意：所有渦流速度輸入都使用國際單位。對于多項(xiàng)式函數(shù)，切向何徑向速度公式為：其中U_q和U_r分別為排氣扇表面的切向和徑向速度，單位為。m/s，f_n和g_n是切向和徑向速度的多項(xiàng)式系數(shù)，r為到排氣扇中心的距離。排氣扇的用戶輸入概述一旦排氣扇區(qū)域被確定（在邊界條件面板），你

40、需要在排氣扇面板（下圖）中設(shè)定所有的模型輸入。該面板是從邊界條件菜單中打開的，詳細(xì)內(nèi)容清參閱邊界條件的設(shè)定一節(jié)。Figure 1: 排氣扇面板對于排氣扇，需要輸入如下：確定排氣扇區(qū)域定義通過排氣扇的壓力跳躍為排氣扇定義離散相邊界條件（對于離散相計算）需要的話，定義漩渦速度（只用于三維）確定排氣扇區(qū)域因?yàn)榕艢馍缺欢x為無限薄，所以它必須被模擬為單元之間的界面而不是單元區(qū)域。因此排氣扇區(qū)域是內(nèi)部表面區(qū)域類型（其中表面是是二維中的線段或者三維中的三角形/四邊形）。當(dāng)你將網(wǎng)格讀入到FLUENT中時，如果排氣扇區(qū)域被確定為內(nèi)部區(qū)域，請使用邊界條件（見改變邊界區(qū)域類型）將適當(dāng)?shù)膬?nèi)部區(qū)域改變?yōu)榕艢馍葏^(qū)域。菜

41、單：Define/Boundary Conditions.。內(nèi)部區(qū)域改變?yōu)榕艢馍葏^(qū)域后，你可以打開排氣扇面板并指定壓力跳躍，以及（可選）漩渦速度。定義壓力跳躍要定義壓力跳躍，你需要指定速度的多項(xiàng)式函數(shù)、分段線性函數(shù)、分段多項(xiàng)式函數(shù)或者常數(shù)，也可以是自定義函數(shù)。你還應(yīng)該檢查區(qū)域平均方向矢量，保證流過排氣扇有個壓力升高。由解算器計算的區(qū)域平均方向是排氣扇區(qū)域的表面平均方向矢量。如果這個方向指向和排氣扇吹的方向一致就不用選擇排氣扇翻轉(zhuǎn)方向了，否則選擇排氣扇翻轉(zhuǎn)方向。對于壓力跳躍，請遵循下面的步驟定義多項(xiàng)式函數(shù)、分段線性函數(shù)、分段多項(xiàng)式函數(shù)：檢查排氣扇面板，其中的壓力跳躍輪廓指定選項(xiàng)是關(guān)閉的。在壓力跳

42、躍右邊的下拉菜單中選擇多項(xiàng)式、分段線性或者分段多項(xiàng)式（如果所所要選擇的類型已被選中，你就可以點(diǎn)擊編輯按鈕打開定義函數(shù)的面板了）。在定義壓力跳躍函數(shù)的面板中（如下圖）輸入適當(dāng)?shù)臄?shù)值。這些輪廓輸入面板和溫度相關(guān)屬性的輪廓輸入面板用法相同。請參閱使用溫度相關(guān)函數(shù)定義屬性來查看如何使用它。Figure 1: 壓力跳躍定義的多項(xiàng)式輪廓面板4. 設(shè)定下面所述的任何可選參數(shù)（此步可選）。當(dāng)你用這些函數(shù)的任何類型來定義壓力跳躍時，你可以限定計算壓力跳躍的速度值的最大和最小極限。打開多項(xiàng)式速度范圍極限選項(xiàng)就可以設(shè)定速度范圍的最大最小值了。如果計算的法向速度范圍超出了你所指定的最大/最小速度范圍，那么解算器就會用

43、極限值來替換它。你也可以選用垂直于風(fēng)扇的質(zhì)量平均速度來確定風(fēng)扇區(qū)域內(nèi)所有表面的單一的壓力跳躍值。打開從平均條件計算壓力跳躍可以激活這個選項(xiàng)。要定義常數(shù)壓力跳躍，請遵循如下步驟：在排氣扇面板中打開指定壓力跳躍輪廓選項(xiàng)。在壓力跳躍右邊的下拉菜單中選擇常數(shù)。輸入壓力跳躍場中的D p值。 如果更方便的話，你也可以使用如下步驟：打開壓力跳躍的輪廓指定選項(xiàng)。在壓力跳躍輪廓下面的下拉菜單中選擇常數(shù)，然后輸入壓力跳躍輪廓場的D p值。對于自定義壓力跳躍函數(shù)或者邊界輪廓中定義的函數(shù)，請遵循如下步驟：打開壓力跳躍的輪廓指定選項(xiàng)。在壓力跳躍輪廓下面的下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)，然后輸入壓力跳躍輪廓場的D p值。關(guān)于自

44、定義函數(shù)的信息請參閱自定義函數(shù)一節(jié)，關(guān)于邊界輪廓文件的信息請參閱邊界輪廓一節(jié)。下面的例子告訴了我們?nèi)绾未_定壓力跳躍的函數(shù)?？紤]簡單的二維管流（如圖2）。進(jìn)入長2.0m寬0.4m的導(dǎo)管的常密度空氣的速度為15 m/s。管的中心是個排氣扇。Figure 2: 定位于二維導(dǎo)管的排氣扇當(dāng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是2000rpm時，假定風(fēng)扇的特征如下：Q (m3/s)D p (Pa) 250.0 20175 15350 10525 5700 0875 其中Q時通過風(fēng)扇的流動，D p時通過風(fēng)扇的壓升。在本例中，風(fēng)扇的特征為壓力升高和速度呈線性關(guān)系。要將這些特征轉(zhuǎn)換為壓力和速度的關(guān)系，必須知道風(fēng)扇的截面信息。在本例中，假

45、定導(dǎo)管是1.0米深，面積為0.4平方米。相應(yīng)的速度值如下：v (m/s)D p (Pa) 62.50.0 50.0175 37.5350 25.0525 12.5700 0875 下面的對于一條線的方程是關(guān)系的多項(xiàng)式形式：為風(fēng)扇定義離散相邊界條件如果你是模擬粒子的離散相問題，你可以設(shè)定粒子在風(fēng)扇處的軌跡。關(guān)于邊界條件的設(shè)定清參閱離散相邊界條件一節(jié)。定義排氣扇旋轉(zhuǎn)速度如果你想在風(fēng)扇表面設(shè)定切向和徑向速度來產(chǎn)生三維問題中的渦流，步驟如下：在排氣扇面板打開漩渦速度指定選項(xiàng)。定義軸的起始點(diǎn)（風(fēng)扇的起始點(diǎn)）和方向矢量（風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸）來指定風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸。設(shè)定風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)軸的半徑值。默認(rèn)為以避免多項(xiàng)式中出現(xiàn)除零

46、問題。設(shè)定切向和徑向速度為半徑的多項(xiàng)式函數(shù)，常數(shù)值或者自定義函數(shù)。注意：渦流的速度輸入必須是國際標(biāo)準(zhǔn)單位。要定義切向和徑向速度的多項(xiàng)式函數(shù)，步驟如下：在排氣扇面板中，檢查切向速度的輪廓指定或者徑向速度的輪廓指定選項(xiàng)是關(guān)閉的。輸入模擬排氣扇渦流中的方程1的系數(shù)f_n，或者在切向或徑向速度多項(xiàng)式系數(shù)框中模擬風(fēng)扇漩渦速度的方程3的g_n。首先輸入f_-1然后是f_0等。記住用空格符將每一個系數(shù)分開，第一個系數(shù)是(1/r)。要定義常數(shù)切向或者徑向速度，步驟如下：在排氣扇面板中打開切向速度或者徑向速度的輪廓指定選項(xiàng)。在切向或者徑向速度輪廓中選擇常數(shù)。在切向或者徑向速度輪廓中輸入相應(yīng)的U_q或者U_r值。

47、如果更方便的話，你可以遵照如下步驟：在排氣扇面板中打開切向速度或者徑向速度輪廓指定選項(xiàng)。在切向或者徑向多項(xiàng)式速度系數(shù)中輸入U_q或者U_r的值。對于自定義切向或者徑向速度函數(shù)或者包括邊界輪廓的文件的函數(shù)，步驟如下：打開切向速度或者徑向速度的輪廓指定選項(xiàng)。在切向或者徑向速度輪廓下拉列表中選擇適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)。如果你是自定義函數(shù)的信息，請參閱自定義函數(shù)一節(jié)，關(guān)于邊界輪廓的信息請參閱邊界輪廓文件一節(jié)。排氣扇的后處理報告通過排氣扇的壓升你可以使用表面整合面板報告通過排氣扇的壓升，具體請參閱表面整合一節(jié)。共有兩步：在風(fēng)扇區(qū)域的每一邊創(chuàng)建一個界面。使用變形界面面板(參閱變形表面一節(jié))分別向上和向下稍微平移一下風(fēng)

48、扇區(qū)域，從而創(chuàng)建兩個新的界面。在界面整合面板中，報告上游和下游界面的平均整合壓力（使用平均選項(xiàng)）。這樣你就可以計算通過風(fēng)扇的壓力變化了。圖形繪制圖形繪制報告對風(fēng)扇所感興趣的是：靜壓和靜溫的輪廓或等值線圖。靜壓和靜溫的XY 圖與位置的比較。圖形和可視化一章解釋了如何產(chǎn)生數(shù)據(jù)的圖形顯示。注意：生成這些圖形時要保證關(guān)閉所有節(jié)點(diǎn)值的顯示，以便于你在風(fēng)扇的每一個邊可以看到不同的值。（如果你顯示節(jié)點(diǎn)值，風(fēng)扇兩邊的單元值會被取平均來獲取節(jié)點(diǎn)值，這樣你就看不到通過風(fēng)扇的壓力跳躍和其它現(xiàn)象了。輻射邊界條件FLUENT中有熱交換單元（如散熱器和冷凝器）的集總參數(shù)模型。散熱器邊界類型允許你指定壓降和熱傳導(dǎo)系數(shù)為垂直

49、于散熱器的速度的函數(shù)。關(guān)于FLUENT所提供的熱交換模型的更多詳細(xì)信息，請參閱熱交換模型一節(jié)。散熱器方程模擬通過散熱器的壓力損失FLUENT中所模擬的散熱器被認(rèn)為是無限薄，通過散熱器的壓降假定與流體的動壓頭成比例，并具有你所提供的損失系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。也就是說，壓降D p與通過散熱器的法向速度v分量的關(guān)系為：其中r為流體密度，k_L為無量綱損失系數(shù)，它可以指定為多項(xiàng)式函數(shù)、分段線性函數(shù)或者分段多項(xiàng)式函數(shù)。對于多項(xiàng)式函數(shù)，有下式：其中r_n為多項(xiàng)式系數(shù)，v為垂直于散熱器的當(dāng)?shù)亓黧w速度的大小。模擬通過散熱器的熱傳導(dǎo)從散熱器到周圍流體的熱流量為：其中q為熱流量，T_HX 為熱交換器（散熱器）溫度，T_

50、exit為流出流體的溫度。對流熱傳導(dǎo)系數(shù)h可以指定為常數(shù)、多項(xiàng)式函數(shù)、分段線性函數(shù)或者分段多項(xiàng)式函數(shù)。對于多項(xiàng)式，關(guān)系式的形式如下：h_n為多項(xiàng)式系數(shù)，v為垂直于散熱器的當(dāng)?shù)亓黧w速度的大?。▎挝籱/s）。實(shí)際的熱流量（q）或者熱傳導(dǎo)系數(shù)和散熱器溫度（h, T_HX）都可以指定。q（可以是輸入值也可以是用方程1計算出的值）為熱流在整個散熱器表面的積分。要模擬散熱器的熱行為，你必須提供熱傳導(dǎo)系數(shù)h的詳細(xì)表達(dá)式，它是通過散熱器的流體速度v。要獲取這個表達(dá)式考慮熱平衡方程：其中q=熱流量(W/m2)m(dot)=流體質(zhì)量流速(kg/s)c_p=指定的流體比熱容(J/kg-K)h=經(jīng)驗(yàn)熱傳導(dǎo)系數(shù)(W/m

51、2K)T_exit=出口流體溫度(K)T_HX=熱交換器(如水邊)溫度(K)A=熱交換器前緣面積(m2) 方程5可以寫成：因此，熱傳導(dǎo)系數(shù)h可以計算為：或者根據(jù)流體速度：散熱器需要的輸入概述一旦在邊界條件面板中確定了散熱器區(qū)域，你就該在散熱器面板（下圖）中為散熱器模型的各項(xiàng)設(shè)定輸入相應(yīng)內(nèi)容了。該面板是從邊界條件菜單中打開的，詳細(xì)情況請參閱設(shè)定邊界條件一節(jié)。Figure 1:散熱器面板散熱器需要輸入如下：確定散熱器區(qū)域定義壓力損失系數(shù)定義熱流量或者熱傳導(dǎo)系數(shù)和散熱器溫度為散熱器定義離散相邊界條件（對于離散相計算）確定散熱器區(qū)域因?yàn)樯崞鞅欢x為無限薄，所以它必須被模擬為單元之間的界面而不是單元區(qū)

52、域。因此排氣扇區(qū)域是內(nèi)部表面區(qū)域類型（其中表面是是二維中的線段或者三維中的三角形/四邊形）。當(dāng)你將網(wǎng)格讀入到FLUENT中時，如果散熱器區(qū)域被確定為內(nèi)部區(qū)域，請使用邊界條件（見改變邊界區(qū)域類型）將適當(dāng)?shù)膬?nèi)部區(qū)域改變?yōu)樯崞鲄^(qū)域。菜單：Define/Boundary Conditions.。內(nèi)部區(qū)域改變?yōu)樯崞鲄^(qū)域后，你可以打開散熱器面板并指定損失系數(shù)，以及熱流量的信息。定義壓力損失系數(shù)函數(shù)要定義壓力損失系數(shù)k_L，你可以指定速度的多項(xiàng)式函數(shù)、分段線性函數(shù)、分段多項(xiàng)式函數(shù)或者常數(shù)。遵循下面的步驟來設(shè)壓力損失系數(shù)的多項(xiàng)式函數(shù)、分段線性函數(shù)或分段多項(xiàng)式函數(shù)：在損失系數(shù)右邊的下拉列表中選擇多項(xiàng)式函數(shù)、

53、分段線性函數(shù)或分段多項(xiàng)式函數(shù)（如果你所需要的函數(shù)類型已經(jīng)選中，點(diǎn)擊編輯按鈕打開定義函數(shù)的面板。在定義損失系數(shù)函數(shù)的面板中（如下圖）輸入適當(dāng)?shù)臄?shù)值。這些輪廓輸入面板和溫度相關(guān)屬性的輪廓輸入面板用法相同。請參閱使用溫度相關(guān)函數(shù)定義屬性來查看如何使用它。Figure 1:損失系數(shù)定義的多項(xiàng)式輪廓面板設(shè)定常數(shù)損失系數(shù)步驟如下：在損失系數(shù)右邊的下拉菜單中選擇常數(shù)。在損失系數(shù)中輸入k_L的值。下面的例子告訴你如何確定損失系數(shù)函數(shù)?？紤]通過水冷卻散熱器的簡單的空氣二維管流，如下圖：Figure 2:散熱器的簡單管流r首先必須經(jīng)驗(yàn)地知道散熱器的特征。在這個例子中，所模擬的散熱器的測試數(shù)據(jù)如下表，水邊的流速為7

54、 kg/min，入口水的溫度為400.0 K。要計算這個損失系數(shù)，創(chuàng)建一個動壓頭（(1/2)r v2）的表格是很有幫助的，動壓頭是壓降D p以及這兩個值的比k_L（在通過散熱器損失系數(shù)的模擬一節(jié)中的方程1中）的函數(shù)。 (圖2中定義的空氣密度為1.0 kg/m3。)簡化的數(shù)據(jù)在表二中。表一：空氣邊散熱器數(shù)據(jù)VelocityInlet TempExit TempPressure Drop(m/s)(K)(K)(Pa)5.0300.0330.075.010.0300.0322.5250.0 15.0300.0320.0450.0表二：簡化的散熱器數(shù)據(jù)v (m/s)(1/2)r v2 (Pa)D p

55、(Pa)k_L5.012.575.06.010.050.0250.05.015.0112.5450.04.0損失系數(shù)是速度的線性函數(shù)，隨著速度的增加而減少，關(guān)系式的形式為：其中v在這里是通過散熱器的絕對速度值。定義熱流量參數(shù)正如散熱器方程所提到的，你可以在熱流量框中定義真實(shí)的熱流量（q）也可以設(shè)定熱傳導(dǎo)系數(shù)和輻射溫度（h, T_HX）所有的輸入都在散熱器面板中。要定義熱流量，指定溫度為0，然后設(shè)定熱流量為常數(shù)值。要設(shè)定溫度，在溫度框中輸入T_HX的值。要定義熱傳導(dǎo)系數(shù)，你可以指定速度的多項(xiàng)式函數(shù)、分段線性函數(shù)或分段多項(xiàng)式函數(shù)或者常數(shù)值。指定速度的多項(xiàng)式函數(shù)、分段線性函數(shù)或分段多項(xiàng)式函數(shù)或者常數(shù)

56、值來定義熱傳導(dǎo)系數(shù)，步驟如下：在熱傳導(dǎo)系數(shù)右邊的下拉菜單中選擇多項(xiàng)式、分段線性或分段多項(xiàng)式。（如果你所要使用的函數(shù)類型已經(jīng)被選中，你可以點(diǎn)擊編輯按鈕打開你所定義的函數(shù)的面板）。在熱傳導(dǎo)系數(shù)函數(shù)定義的面板中輸入適當(dāng)?shù)闹?。這些輪廓輸入面板和溫度相關(guān)屬性的輪廓輸入面板用法相同。請參閱使用溫度相關(guān)函數(shù)定義屬性來查看如何使用它。 要定義常數(shù)熱傳導(dǎo)系數(shù)，步驟如下： 在熱傳導(dǎo)系數(shù)下拉列表中選擇常數(shù)。在熱傳導(dǎo)系數(shù)框中輸入h的值。 下面的例子告訴你如何設(shè)定熱傳導(dǎo)系數(shù)。考慮通過水冷卻散熱器的簡單的空氣二維管流。在定義壓力損失系數(shù)的表一的數(shù)據(jù)以及空氣密度值（1.0 kg/m3）和指定的熱（1000 J/kg-K)

57、可用于獲取下面的的值，它們可用于計算熱傳導(dǎo)系數(shù)h：Velocityh(m/s)(W/m2K)5.02142.910.02903.215.03750.0 熱傳導(dǎo)系數(shù)符合速度的二階多項(xiàng)式關(guān)系（與上面的點(diǎn)相符），形式如下：其中v在這里是通過散熱器的絕對速度值。為散熱器定義離散相邊界條件如果你模擬粒子的離散相，你可以在散熱器中設(shè)定粒子的軌跡，詳細(xì)內(nèi)容請參閱離散相邊界條件的設(shè)定一節(jié)。散熱器的后處理報告散熱器的壓降你可以使用表面整合面板來報告通過散熱器的壓降，具體請參閱表面整合一節(jié)。共分兩步來處理：在散熱器區(qū)域的每一邊創(chuàng)建一個界面。使用變形界面面板(參閱變形表面一節(jié))分別向上和向下稍微平移一下風(fēng)扇區(qū)域，從

58、而創(chuàng)建兩個新的界面。在界面整合面板中，報告上游和下游界面的平均整合靜壓（使用平均選項(xiàng)）。這樣你就可以計算通過風(fēng)扇的壓力變化了。要檢查這個數(shù)值和通過散熱器壓力損失模擬中的方程1的預(yù)期值比較的話，你可以使用界面整合面板報告通過散熱器的平均法向速度。（如果散熱器和x，y或z軸不在一條線上，你需要使用自定義流場函數(shù)計算器來為垂直于散熱器的速度生成一個函數(shù)。一旦你有了平均法向速度，你就可以使用模擬通過散熱器壓力損失中的方程3來確定損失系數(shù)，然后用模擬通過散熱器壓力損失中的方程1來計算所預(yù)期的壓力損失。報告散熱器中的熱傳導(dǎo)要確定通過散熱器的溫度，請參閱報告散熱器壓降產(chǎn)生散熱器上游下游的界面的大致步驟。然后

59、是用界面整合面板（關(guān)于壓降報告的）報告每一個表面上的平均靜溫。然后你就可以計算通過散熱器的溫度了。圖形顯示你所感興趣的散熱器的圖形報告有：靜壓和靜溫的輪廓或等值線圖靜壓和靜溫的XY 圖與位置的比較圖形和可視化一章解釋了如何生成數(shù)據(jù)顯示圖形。注意：生成這些圖形時要保證關(guān)閉所有節(jié)點(diǎn)值的顯示，以便于你在散熱器的每一個邊可以看到不同的值。（如果你顯示節(jié)點(diǎn)值，散熱器兩邊的單元值會被取平均來獲取節(jié)點(diǎn)值，這樣你就看不到通過散熱器的壓力跳躍和其它現(xiàn)象了。多孔跳躍邊界條件多孔跳躍條件用于模擬已知速度/壓降特征的薄膜。它本質(zhì)上是單元區(qū)域的多孔介質(zhì)模型的一維簡化。應(yīng)用的實(shí)例有：模擬通過篩子和過濾器的壓降，不考慮熱傳

60、導(dǎo)影響的散熱器模擬。我們應(yīng)該盡可能的使用這一簡化模型（取代完全的多孔介質(zhì)模型），因?yàn)樗哂泻芎玫聂敯粜裕╮obust）和收斂性。 薄膜介質(zhì)是具有有限厚度的，通過它的壓力變化定義為Darcy定律和附加內(nèi)部損失項(xiàng)的結(jié)合：其中，m是層流流體粘性，a是介質(zhì)的滲透性，C_2為壓力跳躍系數(shù)，v是垂直于介質(zhì)表面的速度分量，D m為薄膜的厚度。C_2的適當(dāng)值可以用多孔介質(zhì)用戶輸入中所介紹的技巧來求得。多孔跳躍模型的用戶輸入一旦在邊界條件面板中指定了多孔跳躍區(qū)域，你就需要在多孔跳躍面板中（如下圖）設(shè)定所有的模型輸入。這個面板是從邊界條件菜單中打開的，詳細(xì)方法請參閱設(shè)定邊界條件一節(jié)。Figure 1: 多孔跳躍面