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第二章,基本流動(dòng)模擬控制方程的通用形式控制方程符號(hào)方程連續(xù)方程動(dòng)量方程組分方程能量方程通用方程符號(hào)的具體形式100T控制方程通用形式用途通過(guò)適當(dāng)處理,將因變量、時(shí)變項(xiàng)、對(duì)流項(xiàng)和擴(kuò)散項(xiàng)寫(xiě)成標(biāo)準(zhǔn)形式其它項(xiàng)集中一起定義在源項(xiàng)只考慮求解通用微分方程的數(shù)值解對(duì)于不同的,重復(fù)調(diào)用程序給定和S的適當(dāng)表達(dá)形式,輔助初值和邊值條件,就可求解。有限體積法簡(jiǎn)介FVM基本思想將計(jì)算區(qū)域劃分為網(wǎng)格,并使每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)周圍有一個(gè)互不重復(fù)的控制體積;將求解方程(控制方程)對(duì)每個(gè)控制體積分,得出一組離散方程,未知數(shù)是網(wǎng)格點(diǎn)上的因變量為了求出控制體積的積分,必須確定因變量在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)之間的變化規(guī)律子域法+離散有限體積法所用網(wǎng)格計(jì)算區(qū)域劃分為互不重疊的子區(qū)域(網(wǎng)格),缺點(diǎn)每個(gè)子區(qū)域中節(jié)點(diǎn)位置及節(jié)點(diǎn)代表的控制體積。離散后,得到:節(jié)點(diǎn)(node),需要求解位置量的幾何位置;控制體積(controlvolume),應(yīng)用控制方程和守恒方程的最小幾何單位界面(face),各個(gè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)控制體積的分界位置網(wǎng)格線(gridline),連接相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)而形成的曲線簇有限控制體積節(jié)點(diǎn)看成控制體積的代表??刂企w積的物理意義定義并存儲(chǔ)在該節(jié)點(diǎn)處BAWPEwe一維穩(wěn)態(tài)問(wèn)題有限體積法問(wèn)題描述AWPEwe界面物理量AWPEwe線性化處理離散方程求解每個(gè)節(jié)點(diǎn)上建立如上方程組成一個(gè)含有節(jié)點(diǎn)未知量的線性代數(shù)方程組求解方程組,得到節(jié)點(diǎn)位置量常用的離散格式控制體積面上值及其導(dǎo)數(shù)需要用節(jié)點(diǎn)值插值線性插值(中心差分)不同插值方法得到不同離散結(jié)果插值方法,常叫離散格式(discretizationscheme)常用離散格式中心差分一階迎風(fēng)混合格式(中心Pe<

2+迎風(fēng))指數(shù)格式(對(duì)流擴(kuò)散一起考慮)乘方格式二階迎風(fēng)Quick格式。。。。。。。?;赟imple算法的流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算控制方程-離散方程(代數(shù)方程)已知速度場(chǎng),求解溫度分布(簡(jiǎn)單問(wèn)題)離散方程調(diào)整,對(duì)因變量(速度、溫度、壓力)等求解順序和求解方式進(jìn)行特殊處理壓力耦合方程組半隱式方法(Simple方法)常規(guī)解法存在的問(wèn)題標(biāo)量型變量(T)的對(duì)流傳輸取決于當(dāng)?shù)厮俣鹊拇笮∨c方向;如果(u,v,w)已知,求解T場(chǎng),容易;一般速度場(chǎng)并非已知自然對(duì)流問(wèn)題,速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)必須同時(shí)求解專門(mén)辦法求解速度場(chǎng)二維層流控制方程動(dòng)量方程的對(duì)流項(xiàng)包含非線性量速度分量出現(xiàn)在動(dòng)量與連續(xù)方程中,耦合性強(qiáng)壓力出現(xiàn)在兩個(gè)動(dòng)量方程中,卻沒(méi)有直接求解的方程第一問(wèn)題:假定速度場(chǎng),疊代,收斂(u,v,p);(u,v,rho,T),P=rhoRT流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算主要方法耦合式解法假定初始速度、壓力等變量,確定離散方程的系數(shù)和常數(shù)項(xiàng)聯(lián)立求解連續(xù)、動(dòng)量、能量方程求解湍流方程、其它標(biāo)量方程判斷是否收斂(否,第二步)高速可壓流,有限速率反應(yīng)模型,激波問(wèn)題流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算主要方法分離式解法假定初始?jí)毫?chǎng)利用壓力場(chǎng),求解動(dòng)量方程,得到速度場(chǎng)速度場(chǎng)求解連續(xù)方程,得到壓力校正判斷是否收斂(否,第二步)壓力修正法的實(shí)質(zhì)就是疊代;Simple算法對(duì)于給定壓力場(chǎng)(猜想、上一步迭代值),求解離散動(dòng)量方程,得到速度場(chǎng)由于壓力場(chǎng)不精確,速度場(chǎng)也不精確,不滿足連續(xù)方程;必須要修正壓力場(chǎng)把求解的速度與壓力關(guān)系代入連續(xù)方程,修正壓力;修正的壓力場(chǎng),再求解速度場(chǎng)Fluent的基本方程(層流)連續(xù)方程動(dòng)量方程能量方程FLUENT可以計(jì)算流體和(或者)固體區(qū)域之間的傳熱問(wèn)題。如果是周期性換熱流動(dòng),則流動(dòng)邊界要給定周期邊界條件。如果計(jì)算模型包括兩個(gè)流動(dòng)區(qū)域,中間被固體或者墻壁隔開(kāi)的換熱問(wèn)題,則要特別注意:1,兩個(gè)流體都不能用流出邊界條件(outflow);2,兩個(gè)區(qū)域的流動(dòng)介質(zhì)可以不同,但要分別定義流體性質(zhì)(如果計(jì)算組分,只能給一個(gè)混合組分)。流體1流體2流體1流體2Fluent求解的能量方程能量方程理想氣體不可壓縮氣體是組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù),組分的焓定義為:

粘性加熱項(xiàng)選擇粘性耗散項(xiàng)是考慮流體中的粘性剪切作用產(chǎn)生的熱量。如果用segregatedsolver求解,默認(rèn)設(shè)置并沒(méi)有考慮。如果Brinkman

數(shù)(,是系統(tǒng)溫度差)大于1時(shí),粘性加熱一定不能忽略。這時(shí)候一定要設(shè)置ViscousHeating選項(xiàng)。對(duì)于可壓縮流動(dòng),一般Br>1,如果還用segregatedsolver求解,一定要考慮粘性加熱。如果是coupledsolver求解,粘性加熱會(huì)自動(dòng)考慮。組分?jǐn)U散項(xiàng)Fluent求解焓方程時(shí),組分?jǐn)U散項(xiàng)都已經(jīng)包括。用segregatedsolver求解,如果想不考慮該項(xiàng),可以在組分模型面板(SpeciesModelPanel)中關(guān)閉能量擴(kuò)散項(xiàng)。如果采用了非絕熱的PDF燃燒模型,方程中并不明確出現(xiàn)該項(xiàng),應(yīng)為導(dǎo)熱和組分?jǐn)U散項(xiàng)合并為一項(xiàng)了。當(dāng)用coupledsolver求解時(shí),能量方程總會(huì)考慮該項(xiàng)?;瘜W(xué)反應(yīng)源項(xiàng)

化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)如下其中,是組分的生成焓;是組分生成的體積率。對(duì)于非絕熱PDF燃燒模型生成熱定義在總焓中,所以化學(xué)反應(yīng)熱不包含在源項(xiàng)中

固體區(qū)域的能量方程

在固體區(qū)域,F(xiàn)LUENT采用的能量方程為如下形式方程左邊第二項(xiàng)表示由于固體旋轉(zhuǎn)或者平移運(yùn)動(dòng)熱傳輸。方程右邊兩相分別為固體導(dǎo)熱和體積熱源。固體內(nèi)部導(dǎo)熱各向異性的影響

當(dāng)用segregatedsolver求解時(shí),F(xiàn)LUENT允許你指定材料的各向?qū)嵯禂?shù)。固體導(dǎo)熱各向異性方程形式如下:其中,是導(dǎo)熱系數(shù)矩陣。進(jìn)口熱擴(kuò)散

進(jìn)口的凈能量輸運(yùn)包括對(duì)流和擴(kuò)散兩部分。指定進(jìn)口溫度就可以確定對(duì)流部分,但擴(kuò)散項(xiàng)取決于計(jì)算出來(lái)的溫度場(chǎng)梯度。因此我們不能給定擴(kuò)散分量或者凈能量輸運(yùn)。但在一些問(wèn)題中,我們更希望能給定凈能量輸運(yùn),而不是給定進(jìn)口溫度。如果用segregatedsolver求解時(shí),可以在dfine/models/energy中去掉進(jìn)口能量擴(kuò)散,從而達(dá)到給定凈進(jìn)口能量輸運(yùn)。但是我們用coupledsolver時(shí),不能去掉能量擴(kuò)散部分。計(jì)算傳熱過(guò)程中用戶輸入

如果用FLUENT計(jì)算有傳熱的問(wèn)題時(shí)候,必須擊活相關(guān)模型和提供熱邊界條件,并且給出材料物性。這一系列過(guò)程如下:擊活能量面板。Define-Models-Energy(對(duì)于segregatedsolver)如果模擬粘性流動(dòng)過(guò)程,而且要考慮粘性加熱,擊活ViscousHeating;Define-Models-ViscousHeating定義熱邊界條件(包括流體進(jìn)口,出口和壁面)Define-BoundaryConditions。在流動(dòng)進(jìn)口和出口要給定溫度,但壁面可以有如下邊界條件選擇:指定熱流量指定溫度對(duì)流換熱外部輻射對(duì)流換熱+輻射換熱定義材料熱物性。Define-Materials.比熱和導(dǎo)熱系數(shù)都要給出,并且可以用溫度函數(shù)的形式給出。溫度限制

為了計(jì)算的穩(wěn)定性,F(xiàn)LUENT對(duì)計(jì)算出來(lái)的溫度給了范圍限制。給定溫度限制,一方面是為了計(jì)算穩(wěn)定的需要,同時(shí),真實(shí)溫度也有其相應(yīng)的范圍。由于給定材料物性不好,或者其它原因,計(jì)算出的中間超過(guò)了物理應(yīng)該達(dá)到的溫度。FLUENT中,給定的最高溫度5000K,最小溫度1K,如果計(jì)算過(guò)程中的溫度超過(guò)這個(gè)范圍,那么就在這最高溫度或最低溫度值處鎖定。如果你覺(jué)得這個(gè)限制不合理,你可以自己調(diào)節(jié)。Solve-control-limits傳熱問(wèn)題求解過(guò)程

對(duì)于一些簡(jiǎn)單的傳熱過(guò)程FLUENT的默認(rèn)設(shè)置可以成功進(jìn)行模擬,但如果要加快你的問(wèn)題的收斂速度或者提高計(jì)算過(guò)程的穩(wěn)定性,下面的一些過(guò)程就比較重要了松弛因子確定:在求解溫度和焓時(shí)候,F(xiàn)LUENT默認(rèn)設(shè)置能量方程松弛因子為1。在一些問(wèn)題里,能量場(chǎng)影響流動(dòng)場(chǎng)(物性隨溫度變化,或者有浮力),這時(shí)候松弛因子要小些,比如在0.8到1之間。如果流動(dòng)場(chǎng)和溫度場(chǎng)不是耦合的(沒(méi)有隨溫度變化的熱物性或者浮力影響),松弛因子就可以采用1。如果我們求解的是焓方程(非絕熱PDF燃燒模型),溫度需要設(shè)置松弛因子。焓的變化中不是所有的都用來(lái)計(jì)算溫度的變化。這對(duì)于一些問(wèn)題,你需要流動(dòng)場(chǎng)焓變化快,而溫度不能變化太快(影響流體熱物性太快)的解決很有好處。組分?jǐn)U散項(xiàng):如果用segregatedsolver求解組分輸運(yùn)方程,如果考慮組分?jǐn)U散,計(jì)算收斂會(huì)比較困難。為了提高收斂性,可以在define-models-species處取消對(duì)組分?jǐn)U散的考慮。這時(shí)候組分?jǐn)U散對(duì)能量的影響就被忽略了。如果我們選擇coupledsolver求解,那么組分?jǐn)U散一定是存在的。耦合和非耦合流動(dòng)場(chǎng)與溫度場(chǎng)計(jì)算:如果流動(dòng)和傳熱不是耦合的(沒(méi)有溫度變化的熱物性或者浮力影響),那么我們可以先求解絕熱流動(dòng)場(chǎng),然后加進(jìn)能量方程。這時(shí)候可以暫時(shí)先關(guān)閉動(dòng)量或者能量方程中的一個(gè),先求解另外的一個(gè)。Solve-controls-solution.如果流動(dòng)和溫度場(chǎng)是耦合的,你可以先求解流動(dòng)方程,收斂后再擊活能量方程,一起求解。需要注意的是,Coupledsolver總是同時(shí)求解流動(dòng)與能量方程。第三節(jié),浮力驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)和自然對(duì)流混合對(duì)流問(wèn)題:自然對(duì)流問(wèn)題:如果,自然對(duì)流處于層流狀態(tài),在為層流到湍流的過(guò)渡區(qū)域。

Boussinesq模型

對(duì)于許多的自然對(duì)流問(wèn)題,采用Boussinesq模型比定義密度是溫度的函數(shù)有更好的收斂性。該模型在所有求解方程中,認(rèn)為密度是常數(shù)。但是,在動(dòng)量方程中的浮力項(xiàng)中,密度才隨溫度變化。,因而用計(jì)算浮力項(xiàng)。這樣的近似對(duì)密度變化很小的流動(dòng)問(wèn)題有較好計(jì)算結(jié)果。該模型對(duì)封閉區(qū)域里的自然對(duì)流問(wèn)題適合,如果模擬溫度變化很小的流動(dòng)場(chǎng)也同樣適用。但是,如果計(jì)算組分,燃燒或者有化學(xué)反應(yīng)的問(wèn)題時(shí),該方法不適合。

浮力驅(qū)動(dòng)流計(jì)算用戶輸入求解能量方程(define-models-Energy)激活重力加速度項(xiàng)(define-operatingconditions)決定流體(理想氣體,不可壓縮理想氣體(operatingpressure不能設(shè)零)密度設(shè)定(給定密度與溫度之間關(guān)系,Boussinesq假設(shè)中,給定參考密度和熱膨脹系數(shù))浮力驅(qū)動(dòng)流計(jì)算用戶輸入(續(xù))壓力進(jìn)口與出口邊界條件下,應(yīng)該輸入等小壓力條件是進(jìn)口和出口沒(méi)有外部壓力梯度壓力離散方法確定,如果用四邊形網(wǎng)格、六面體網(wǎng)格,并采用非耦合求解器求解,建議采用Presto方法。自然對(duì)流問(wèn)題舉例房間內(nèi)換熱器引起的自然對(duì)流問(wèn)題房間5米寬,3米高換熱器高度1米密度隨溫度變化:

1,多項(xiàng)式擬合密度隨溫度變化

2,理想氣體

3,不可壓縮理想氣體。。。??諝?0.68325923373-1.242011989331e-17.162733710290e-4-2.188174783828e-63.386736047985e-9-2.088821851188e-12Y方向速度等值線流函數(shù)等值線當(dāng)求解高Rayleigh數(shù)(108)流動(dòng)問(wèn)題時(shí),根據(jù)下列步驟將能得到最好結(jié)果第一步是求穩(wěn)態(tài)近似結(jié)果選用First-orderscheme,在小Rayleigh數(shù)下求得穩(wěn)態(tài)解。(可以通過(guò)變化重力加速度的方法減少Ra數(shù)(比如從9.8降低到0.098,Ra數(shù)就降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí))用小Ra數(shù)的收斂解為初始值,求解高Ra數(shù)下的解。得到收斂解后,可以換higher-orderscheme繼續(xù)求解。第二步是求與時(shí)間相關(guān)的穩(wěn)定解用前面的穩(wěn)態(tài)解為初始條件,在相同或略小Ra數(shù)下求解。估計(jì)時(shí)間常數(shù)。其中,L和U是長(zhǎng)度和速度尺度,采用的時(shí)間步長(zhǎng)為:,如果時(shí)間步長(zhǎng)比大,有可能不收斂。求解過(guò)程中會(huì)有頻率為振蕩,衰減后就達(dá)到穩(wěn)態(tài)解。是上面的求出的時(shí)間常數(shù),f是振蕩頻率(Hz)。通常需要超過(guò)5000步才能得到穩(wěn)定解。特別提示需要進(jìn)一步指出的是除非我們采用了Boussinesq近似,上面方法不能用于封閉區(qū)域的流動(dòng)問(wèn)題,只能用于有進(jìn)口和出口的流動(dòng)問(wèn)題。采用Boussinesq假設(shè),必須輸入流體熱膨脹系數(shù)周期性流動(dòng)與換熱

如果我們計(jì)算的流動(dòng)或者熱場(chǎng)有周期性重復(fù),或者幾何邊界條件周期性重復(fù),就形成了周期性流動(dòng)。FLUENT可以模擬兩類周期性流動(dòng)問(wèn)題。第一,無(wú)壓降的周期性平板問(wèn)題(循環(huán)邊界)第二,有壓降的周期性邊界導(dǎo)致的完全發(fā)展或周期性流向流動(dòng)問(wèn)題(周期性邊界)。

流向周期性流動(dòng)模擬的條件1,

流動(dòng)是不可壓的2,

幾何形狀必須是周期性平移3,

如果用coupledsolver求解,則只能給定壓力階躍;如果是Segregatedsolver,可以給定質(zhì)量流率或者壓力階躍。4,

周期性流動(dòng)中不能考慮進(jìn)口和出口有質(zhì)量差,也不考慮過(guò)程中的額外源項(xiàng)或者稀疏相源項(xiàng)。5,

只能計(jì)算進(jìn)口出口沒(méi)有質(zhì)量流率變化的組分問(wèn)題。但不能考慮化學(xué)反應(yīng)。不能計(jì)算稀疏相或者多相流動(dòng)問(wèn)題。

流向周期性流動(dòng)模擬的條件(續(xù))如果在這過(guò)程中計(jì)算有換熱問(wèn)題,則還必須滿足以下條件必須用segregatedsolver求解熱邊界條件必須是給定熱流率或者給定壁面溫度。對(duì)于一個(gè)具體的問(wèn)題,熱邊界條件只能選擇一個(gè),而不能是多熱邊界條件問(wèn)題。對(duì)于給定溫度熱邊界條件,所有壁面的溫度必須相同(不能有變化)。對(duì)于給定熱流率邊界條件,不同壁可以用不同值或曲線來(lái)模擬。對(duì)于有固體區(qū)域的問(wèn)題,固體區(qū)域不能跨越周期性平板。熱力學(xué)和輸運(yùn)特性(熱容,熱導(dǎo)系數(shù),粘性系數(shù),密度等)不能是溫度的函數(shù)(所以不能模擬有化學(xué)反應(yīng)流動(dòng)問(wèn)題)。但輸運(yùn)特性(有效導(dǎo)熱系數(shù),有效粘性系數(shù))可以隨空間有周期性變化,因此可以對(duì)有周期性湍流輸運(yùn)特性不同的流動(dòng)問(wèn)題有模擬能力。

流向周期性邊界條件舉例

通常,可以先計(jì)算周期性流動(dòng)到收斂,這時(shí)候不考慮溫度場(chǎng)。下一步,凍結(jié)速度場(chǎng)而計(jì)算溫度場(chǎng)。步驟如下:

1,

建立周期性邊界條件網(wǎng)格

2,

輸入熱力學(xué)和分子輸運(yùn)特性參數(shù)

3,

指定周期性壓力梯度或者確定通過(guò)周期性邊界的質(zhì)量流量

4,

計(jì)算周期性流動(dòng)場(chǎng)。求解連續(xù),動(dòng)量(湍流量)方程。

5,

指定熱邊界條件(等溫或者給定熱流密度)

6,

給定進(jìn)口體平均溫度

求解能量方程(其它方程不求解,只求解能量方程),得到周期性溫度場(chǎng)。

計(jì)算流向周期性流動(dòng)問(wèn)題的步驟求解有旋或者旋轉(zhuǎn)問(wèn)題時(shí)的困難在于動(dòng)量方程之間的耦合。如果是旋轉(zhuǎn)很強(qiáng)的流動(dòng),會(huì)導(dǎo)致比較大的徑向壓力梯度,并驅(qū)動(dòng)流體在軸向和徑向的流動(dòng);動(dòng)量之間的強(qiáng)耦合作用會(huì)導(dǎo)致求解過(guò)程中的不穩(wěn)定性。如果要得到一個(gè)好的收斂解,需要有一定技巧。求解步驟為:1,(segregatedsolveronly)如果用的是四邊形和六面體網(wǎng)格,選用PRESTO模型(solutioncontrolspanel)2,為了求解大壓力梯度和軸向速度梯度,網(wǎng)格必須足夠精細(xì)。3,(segregatedsolveronly)改變松弛因子。徑向和軸向速度為0.3-0.5,周向速度為0.8-1。4,(segregatedsolveronly)一步一步求解如果包含inflow/outflow的問(wèn)題,那么先求解無(wú)旋流動(dòng)。即用Axisymmetric,而不選用Axisymmetricswirloption。并且不設(shè)置任何有旋邊界條件。計(jì)算的結(jié)果作為有旋流動(dòng)的初始值。擊活A(yù)xisymmetricSwirloption,設(shè)置有旋和旋轉(zhuǎn)邊界條件只求解周向速度動(dòng)量方程。讓旋轉(zhuǎn)的邊界條件擴(kuò)散到整個(gè)流場(chǎng)。如果是求解的湍流場(chǎng),這適合湍流方程也應(yīng)該同時(shí)求解。關(guān)閉(凍結(jié))求解周向動(dòng)量方程,再求解連續(xù)和其它動(dòng)量方程。如果是求解的湍流場(chǎng),湍流量方程也同時(shí)求解。松弛因子給定合適的值,同時(shí)求解所有方程。除了上面描述的以為,如果求解的是有換熱問(wèn)題,可以先求解絕熱流動(dòng)場(chǎng)。如果求解的是湍流問(wèn)題,也可以先計(jì)算層流,然后假如湍流模型繼續(xù)計(jì)算。該方法對(duì)segregatedorcoulpled

求解都適合。5,如果可能的話,先用小的旋轉(zhuǎn)速度或者進(jìn)口旋流速度進(jìn)行計(jì)算。然后再增加到要計(jì)算的值。再進(jìn)口旋轉(zhuǎn)速度或者旋轉(zhuǎn)邊界條件上給小的旋轉(zhuǎn)速度,例如給需要計(jì)算值的10%。在上面給定的條件下求解(可以用上面一步一步的求解方法)存儲(chǔ)上面的初步結(jié)果。更改初始和邊界條件,增加旋轉(zhuǎn)速度(也許是第一次的2倍)。用上面的計(jì)算結(jié)果做初始值,開(kāi)始新一輪計(jì)算。進(jìn)一步增加旋流速度,重復(fù)上面過(guò)程4-5,直到需要計(jì)算的旋流速度值。第五節(jié),可壓流動(dòng)總壓與靜壓關(guān)系總溫與靜溫關(guān)系可壓縮流動(dòng)方程FLUENT提供的標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)和動(dòng)量方程就可以描述可壓速流動(dòng)問(wèn)題,除了下面會(huì)介紹的可壓速流動(dòng)處理以外,不需要其它特別的物理模型。需要指出的是,求解可壓速問(wèn)題,一定要求解能量方程。如果用segregatedsolver求解,一定要考慮粘性耗散項(xiàng)(粘性加熱)。理想氣體方程設(shè)定運(yùn)行壓力Define-operatingconditions求解能量方程(Segregatedsolveronly)如果模擬的是湍流流動(dòng)問(wèn)題,考慮粘性耗散。Define-models-viscous.(耦合求解,不需要,因?yàn)轳詈锨蠼庾詣?dòng)考慮粘性耗散)材料面板設(shè)置。Define-materials選擇理想氣體定義物性(比如,分子量,導(dǎo)熱系數(shù)等)設(shè)定邊界條件。Flowinlets(a)壓力進(jìn)口:進(jìn)口總溫,總壓;對(duì)于超音速流動(dòng),靜壓

(b)質(zhì)量進(jìn)口:進(jìn)口質(zhì)量流率和總溫(2)

Flowexits

壓力出口:出口靜壓(如果出口是超音速,可以忽略)需要特別指出的是,輸入的邊界條件中,無(wú)論是靜壓還是總壓,都必須是表壓(與前面給定的的差)。進(jìn)口溫度給定必須是總溫(滯止溫度),不是靜溫??蓧嚎s流動(dòng)注意事項(xiàng)求解可壓速問(wèn)題的困難在于流體速度,密度,壓力和能量的高度耦合。這樣的耦合會(huì)導(dǎo)致求解過(guò)程中的不穩(wěn)定性。因此要得到收斂解必須采取一定的手段。另外,超音速流動(dòng)的激波也會(huì)導(dǎo)致求解的不穩(wěn)定性。下面介紹較好求解步驟:1,(Segregatedsolveronly)速度的松弛因子調(diào)低(0.2-0.3)2,(Segregatedsolveronly)壓力松弛因子用0.1,采用SIMPLE算法。(可壓速流動(dòng)不能采用SIMPLEC或者PISO)對(duì)壓力溫度設(shè)置合適的限制條件。Solutionlimits。特別注意的是給定的壓力和溫度初始值要合理,如果給定的限制條件得到的收斂結(jié)果不好,可以更改繼續(xù)計(jì)算,直至取得滿意結(jié)果。有時(shí)候可以考慮用無(wú)粘收斂結(jié)果做初始場(chǎng)有好的收斂效果。壓比=7壓比=70無(wú)粘流動(dòng)無(wú)粘流動(dòng)是忽略了流體粘性作用,特別在大雷諾數(shù)流動(dòng)中,慣性力起主導(dǎo)作用。在高速氣體動(dòng)力學(xué)里有比較多的應(yīng)用。在這類流動(dòng)中,壓力作用在固體上的力比粘性力大很多,我們可以做無(wú)粘分析,快速得到作用在物體上的主要力的大小。然后,我們也可以假如粘性(包括湍流粘性)來(lái)評(píng)估對(duì)物體阻力或升力的影響。另外一方面,也許我們求解的問(wèn)題力粘性力不能忽略,但我們也可以先做無(wú)粘分析,用無(wú)粘結(jié)果作為有粘計(jì)算的初始值,這一方法,特別對(duì)一些復(fù)雜的流動(dòng),往往有好的收斂效果。無(wú)粘流方程描述連續(xù)方程動(dòng)量守恒方程能量守恒方程求解無(wú)粘流動(dòng)設(shè)置設(shè)置無(wú)粘模型。Define-models-viscous設(shè)置邊界條件和流體物性define-boundarycondition/Materials求解,檢查結(jié)果由于無(wú)粘問(wèn)題往往是伴隨高速流動(dòng),需要給出小的動(dòng)量方程松弛因子。非定常問(wèn)題求解渦旋脫落等其它周期性現(xiàn)象;壓縮填充與抽空問(wèn)題;瞬時(shí)熱導(dǎo)問(wèn)題;瞬時(shí)化學(xué)混合與反應(yīng)等。求解時(shí)間相關(guān)項(xiàng)對(duì)一些定常問(wèn)題求解時(shí)的收斂穩(wěn)定性有時(shí)候有幫助,比如,求解Ra數(shù)比(層流向湍流過(guò)渡區(qū)域)較大的自然對(duì)流問(wèn)題。對(duì)于一些問(wèn)題,計(jì)算時(shí)間相關(guān)方程,是可以得到定常解的。時(shí)間項(xiàng)離散一級(jí)精度二階精度隱式顯式格式選擇

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