第06章 fluent邊界條件92

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1、邊界條件 定義邊界條件概述 邊界條件包括流動(dòng)變量和熱變量在邊界處的值。它是FLUENT分析得很關(guān)鍵的一部分，設(shè)定邊界條件必須小心謹(jǐn)慎。 邊界條件的分類：進(jìn)出口邊界條件：壓力、速度、質(zhì)量進(jìn)口、進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)氣扇、壓力出口、壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件、質(zhì)量出口、通風(fēng)口、排氣扇；壁面、repeating, and pole boundaries:壁面，對(duì)稱，周期，軸；內(nèi)部單元區(qū)域：流體、固體(多孔是一種流動(dòng)區(qū)域類型) ；內(nèi)部表面邊界：風(fēng)扇、散熱器、多孔跳躍、壁面、內(nèi)部。(內(nèi)部表面邊界條件定義在單元表面，這意味著它們沒(méi)有有限厚度，并提供了流場(chǎng)性質(zhì)的每一步的變化。這些邊界條件用來(lái)補(bǔ)充描述排氣扇、細(xì)孔薄膜以及

2、散熱器的物理模型。內(nèi)部表面區(qū)域的內(nèi)部類型不需要你輸入任何東西。) 下面一節(jié)將詳細(xì)介紹上面所敘述邊界條件，并詳細(xì)介紹了它們的設(shè)定方法以及設(shè)定的具體合適條件。周期性邊界條件在本章中介紹，模擬完全發(fā)展的周期性流動(dòng)將在周期性流動(dòng)和熱傳導(dǎo)一章中介紹。 使用邊界條件面板 邊界條件(Figure 1)對(duì)于特定邊界允許你改變邊界條件區(qū)域類型，并且打開(kāi)其他的面板以設(shè)定每一區(qū)域的邊界條件參數(shù) 菜單：Define/Boundary Conditions... Figure 1: 邊界條件面板 改變邊界區(qū)域類型 設(shè)定任何邊界條件之前，必須檢查所有邊界區(qū)域的區(qū)域類型，如有必要就作適當(dāng)?shù)男薷?。比方說(shuō)：

3、如果你的網(wǎng)格是壓力入口，但是你想要使用速度入口，你就要把壓力入口改為速度入口之后再設(shè)定。 改變類型的步驟如下：: 1.在區(qū)域下拉列表中選定所要修改的區(qū)域 2.在類型列表中選擇正確的區(qū)域類型 3.當(dāng)問(wèn)題提示菜單出現(xiàn)時(shí)，點(diǎn)擊確認(rèn) 確認(rèn)改變之后，區(qū)域類型將會(huì)改變，名字也將自動(dòng)改變 (如果初始名字時(shí)缺省的請(qǐng)參閱邊界條件區(qū)域名字一節(jié)),設(shè)定區(qū)域邊界條件的面板也將自動(dòng)打開(kāi)。 ！注意：這個(gè)方法不能用于改變周期性類型，因?yàn)樵撨吔珙愋鸵呀?jīng)存在了附加限制。創(chuàng)建邊界條件一節(jié)解釋了如何創(chuàng)建和分開(kāi)周期性區(qū)域。需要注意的是，只能在圖一中每一個(gè)類別中改變邊界類型(注意：雙邊區(qū)域表面是分離的不同單元區(qū)域.)

4、 Figure 1: 區(qū)域類型的分類列表 設(shè)定邊界條件 在FLUENT中，邊界條件和區(qū)域有關(guān)而與個(gè)別表面或者單元無(wú)關(guān)。如果要結(jié)合具有相同邊界條件的兩個(gè)或更多區(qū)域請(qǐng)參閱合并區(qū)域一節(jié)。 設(shè)定每一特定區(qū)域的邊界條件，請(qǐng)遵循下面的步驟： 1.在邊界條件區(qū)域的下拉列表中選擇區(qū)域。2. 點(diǎn)擊Set...按鈕?；蛘?，1.在區(qū)域下拉列表中選擇區(qū)域。 2.在類型列表中點(diǎn)擊所要選擇的類型?；蛘咴趨^(qū)域列表中雙擊所需區(qū)域.，選擇邊界條件區(qū)域?qū)?huì)打開(kāi)，并且你可以指定適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件 在圖像顯示方面選擇邊界區(qū)域 在邊界條件中不論你合適需要選擇區(qū)域，你都能用鼠標(biāo)在圖形窗口選擇適當(dāng)?shù)膮^(qū)域。如果你是第一次

5、設(shè)定問(wèn)題這一功能尤其有用，如果你有兩個(gè)或者更多的具有相同類型的區(qū)域而且你想要確定區(qū)域的標(biāo)號(hào)（也就是畫(huà)出哪一區(qū)域是哪個(gè)）這一功能也很有用。要使用該功能請(qǐng)按下述步驟做： 1.用網(wǎng)格顯示面板顯示網(wǎng)格。2.用鼠標(biāo)指針（默認(rèn)是鼠標(biāo)右鍵——參閱控制鼠標(biāo)鍵函數(shù)以改變鼠標(biāo)鍵的功能）在圖形窗口中點(diǎn)擊邊界區(qū)域。在圖形顯示中選擇的區(qū)域?qū)?huì)自動(dòng)被選入在邊界條件面板中的區(qū)域列表中，它的名字和編號(hào)也會(huì)自動(dòng)在控制窗口中顯示 改變邊界條件名字 每一邊界的名字是它的類型加標(biāo)號(hào)數(shù)（比如pressure-inlet-7）。在某些情況下你可能想要對(duì)邊界區(qū)域分配更多的描述名。如果你有兩個(gè)壓力入口區(qū)域，比方說(shuō)，你可能想重名名它們?yōu)?/p>

6、small-inlet和large-inlet。(改變邊界的名字不會(huì)改變相應(yīng)的類型) 重名名區(qū)域，遵循如下步驟： 1. 在邊界條件的區(qū)域下拉列表選擇所要重名名的區(qū)域。 2. 點(diǎn)擊Set...打開(kāi)所選區(qū)域的面板。3.在區(qū)域名字中輸入新的名字4.點(diǎn)擊OK按鈕。 注意：如果你指定區(qū)域的新名字然后改變它的類型，你所改的名字將會(huì)被保留，如果區(qū)域名字是類型加標(biāo)號(hào)，名字將會(huì)自動(dòng)改變。 邊界條件的非一致輸入 每一類型的邊界區(qū)域的大多數(shù)條件定義為輪廓函數(shù)而不是常值。你可以使用外部產(chǎn)生的邊界輪廓文件的輪廓，或者用自定義函數(shù)(UDF)來(lái)創(chuàng)建。具體情況清參閱相關(guān)內(nèi)容 流動(dòng)入口和出口 FLUE

7、NT有很多的邊界條件允許流動(dòng)進(jìn)入或者流出解域。下面一節(jié)描述了每一種邊界條件的類型的使用以及所需要的信息，這樣就幫助你適當(dāng)?shù)倪x擇邊界條件。下面還提供了湍流參數(shù)的入口值的確定方法。 使用流動(dòng)邊界條件 下面對(duì)流動(dòng)邊界條件的使用作一概述 對(duì)于流動(dòng)的出入口，F(xiàn)LUENT提供了十種邊界單元類型：速度入口、壓力入口、質(zhì)量入口、壓力出口、壓力遠(yuǎn)場(chǎng)、質(zhì)量出口，進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)氣扇，出風(fēng)口以及排氣扇。 下面是FLUENT中的進(jìn)出口邊界條件選項(xiàng)： l 速度入口邊界條件用于定義流動(dòng)入口邊界的速度和標(biāo)量 l 壓力入口邊界條件用來(lái)定義流動(dòng)入口邊界的總壓和其它標(biāo)量。 l 質(zhì)量流動(dòng)入口邊界條件用于可壓流規(guī)定入

8、口的質(zhì)量流速。在不可壓流中不必指定入口的質(zhì)量流，因?yàn)楫?dāng)密度是常數(shù)時(shí)，速度入口邊界條件就確定了質(zhì)量流條件。 l 壓力出口邊界條件用于定義流動(dòng)出口的靜壓（在回流中還包括其它的標(biāo)量）。當(dāng)出現(xiàn)回流時(shí)，使用壓力出口邊界條件來(lái)代替質(zhì)量出口條件常常有更好的收斂速度。 l 壓力遠(yuǎn)場(chǎng)條件用于模擬無(wú)窮遠(yuǎn)處的自由可壓流動(dòng)，該流動(dòng)的自由流馬赫數(shù)以及靜態(tài)條件已經(jīng)指定了。這一邊界類型只用于可壓流。 l 質(zhì)量出口邊界條件用于在解決流動(dòng)問(wèn)題之前，所模擬的流動(dòng)出口的流速和壓力的詳細(xì)情況還未知的情況。在流動(dòng)出口是完全發(fā)展的時(shí)候這一條件是適合的，這是因?yàn)橘|(zhì)量出口邊界條件假定出了壓力之外的所有流動(dòng)變量正法向梯度為零。對(duì)于可壓流

9、計(jì)算，這一條件是不適合的。 l 進(jìn)風(fēng)口邊界條件用于模擬具有指定的損失系數(shù)，流動(dòng)方向以及周圍（入口）環(huán)境總壓和總溫的進(jìn)風(fēng)口。 l 進(jìn)氣扇邊界條件用于模擬外部進(jìn)氣扇，它具有指定的壓力跳躍，流動(dòng)方向以及周圍（進(jìn)口）總壓和總溫。 l 通風(fēng)口邊界條件用于模擬通風(fēng)口，它具有指定的損失系數(shù)以及周圍環(huán)境（排放處）的靜壓和靜溫。 l 排氣扇邊界條件用于模擬外部排氣扇，它具有指定的壓力跳躍以及周圍環(huán)境（排放處）的靜壓。 決定湍流參數(shù) 在入口、出口或遠(yuǎn)場(chǎng)邊界流入流域的流動(dòng)，F(xiàn)LUENT需要指定輸運(yùn)標(biāo)量的值。本節(jié)描述了對(duì)于特定模型需要哪些量，并且該如何指定它們。也為確定流入邊界值最為合適的方法提供

10、了指導(dǎo)方針。 使用輪廓指定湍流參量 在入口處要準(zhǔn)確的描述邊界層和完全發(fā)展的湍流流動(dòng)，你應(yīng)該通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式創(chuàng)建邊界輪廓文件來(lái)完美的設(shè)定湍流量。如果你有輪廓的分析描述而不是數(shù)據(jù)點(diǎn)，你也可以用這個(gè)分析描述來(lái)創(chuàng)建邊界輪廓文件，或者創(chuàng)建用戶自定義函數(shù)來(lái)提供入口邊界的信息。一旦你創(chuàng)建了輪廓函數(shù)，你就可以使用如下的方法： l Spalart-Allmaras模型：在湍流指定方法下拉菜單中指定湍流粘性比，并在在湍流粘性比之后的下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)妮喞?。通過(guò)將m_t/m和密度與分子粘性的適當(dāng)結(jié)合， FLUENT為修改后的湍流粘性計(jì)算邊界值。 l k-e模型：在湍流指定方法下拉菜單中選擇

11、K和Epsilon并在湍動(dòng)能（Turb. Kinetic Energy）和湍流擴(kuò)散速度（Turb. Dissipation Rate）之后的下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)妮喞? l 雷諾應(yīng)力模型：在湍流指定方法下拉菜單中選擇K和Epsilon并在湍動(dòng)能（Turb. Kinetic Energy）和湍流擴(kuò)散速度（Turb. Dissipation Rate）之后的下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)妮喞?。在湍流指定方法下拉菜單中選擇雷諾應(yīng)力部分，并在每一個(gè)單獨(dú)的雷諾應(yīng)力部分之后的下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)妮喞? 湍流量的統(tǒng)一說(shuō)明 在某些情況下流動(dòng)流入開(kāi)始時(shí)，將邊界處的所有湍流量指定為統(tǒng)一值是適當(dāng)?shù)摹１热缯f(shuō)，

12、在進(jìn)入管道的流體，遠(yuǎn)場(chǎng)邊界，甚至完全發(fā)展的管流中，湍流量的精確輪廓是未知的。 在大多數(shù)湍流流動(dòng)中，湍流的更高層次產(chǎn)生于邊界層而不是流動(dòng)邊界進(jìn)入流域的地方，因此這就導(dǎo)致了計(jì)算結(jié)果對(duì)流入邊界值相對(duì)來(lái)說(shuō)不敏感。然而必須注意的是要保證邊界值不是非物理邊界。非物理邊界會(huì)導(dǎo)致你的解不準(zhǔn)確或者不收斂。對(duì)于外部流來(lái)說(shuō)這一特點(diǎn)尤其突出，如果自由流的有效粘性系數(shù)具有非物理性的大值，邊界層就會(huì)找不到了。 你可以在使用輪廓指定湍流量一節(jié)中描述的湍流指定方法，來(lái)輸入同一數(shù)值取代輪廓。你也可以選擇用更為方便的量來(lái)指定湍流量，如湍流強(qiáng)度，湍流粘性比，水力直徑以及湍流特征尺度，下面將會(huì)對(duì)這些內(nèi)容作一詳細(xì)敘述。 湍流

13、強(qiáng)度I定義為相對(duì)于平均速度u_avg的脈動(dòng)速度u^的均方根。 小于或等于1%的湍流強(qiáng)度通常被認(rèn)為低強(qiáng)度湍流，大于10%被認(rèn)為是高強(qiáng)度湍流。從外界，測(cè)量數(shù)據(jù)的入口邊界，你可以很好的估計(jì)湍流強(qiáng)度。例如：如果你模擬風(fēng)洞試驗(yàn)，自由流的湍流強(qiáng)度通?？梢詮娘L(fēng)洞指標(biāo)中得到。在現(xiàn)代低湍流風(fēng)洞中自由流湍流強(qiáng)度通常低到0.05%。. 對(duì)于內(nèi)部流動(dòng)，入口的湍流強(qiáng)度完全依賴于上游流動(dòng)的歷史，如果上游流動(dòng)沒(méi)有完全發(fā)展或者沒(méi)有被擾動(dòng)，你就可以使用低湍流強(qiáng)度。如果流動(dòng)完全發(fā)展，湍流強(qiáng)度可能就達(dá)到了百分之幾。完全發(fā)展的管流的核心的湍流強(qiáng)度可以用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 例如，在雷諾數(shù)為50000是湍流強(qiáng)度為4%

14、 湍流尺度l是和攜帶湍流能量的大渦的尺度有關(guān)的物理量。在完全發(fā)展的管流中，l被管道的尺寸所限制，因?yàn)榇鬁u不能大于管道的尺寸。L和管的物理尺寸之間的計(jì)算關(guān)系如下： 其中L為管道的相關(guān)尺寸。因子0.07是基于完全發(fā)展湍流流動(dòng)混合長(zhǎng)度的最大值的，對(duì)于非圓形截面的管道，你可以用水力學(xué)直徑取代L。 如果湍流的產(chǎn)生是由于管道中的障礙物等特征，你最好用該特征長(zhǎng)度作為湍流長(zhǎng)度L而不是用管道尺寸。 注意：公式并不是適用于所有的情況。它只是在大多數(shù)情況下得很好的近似。對(duì)于特定流動(dòng)，選擇L和l的原則如下： l 對(duì)于完全發(fā)展的內(nèi)部流動(dòng)，選擇強(qiáng)度和水力學(xué)直徑指定方法，并在水力學(xué)直徑流場(chǎng)中指定L=D_H。

15、 l 對(duì)于旋轉(zhuǎn)葉片的下游流動(dòng)，穿孔圓盤(pán)等，選擇強(qiáng)度和水力學(xué)直徑指定方法，并在水力學(xué)直徑流場(chǎng)中指定流動(dòng)的特征長(zhǎng)度為L(zhǎng) l 對(duì)于壁面限制的流動(dòng)，入口流動(dòng)包含了湍流邊界層。選擇湍流強(qiáng)度和長(zhǎng)度尺度方法并使用邊界層厚度d_99來(lái)計(jì)算湍流長(zhǎng)度尺度l，在湍流長(zhǎng)度尺度流場(chǎng)中輸入l=0.4 d_99這個(gè)值 湍流粘性比m_t/m直接與湍流雷諾數(shù)成比例(Re_t ?k^2/(e n))。Re_t在高湍流數(shù)的邊界層，剪切層和完全發(fā)展的管流中是較大的(100到1000)。然而，在大多數(shù)外流的自由流邊界層中m_t/m相當(dāng)?shù)男?。湍流參?shù)的典型設(shè)定為1 < m_t/m <10。 要根據(jù)湍流粘性比來(lái)指定量，你可以選擇

16、湍流粘性比（對(duì)于Spalart-Allmaras模型）或者強(qiáng)度和粘性比（對(duì)于k-e模型或者RSM）。 推導(dǎo)湍流量的關(guān)系式 要獲得更方便的湍流量的輸運(yùn)值，如：I, L,或者m_t/m，你必須求助于經(jīng)驗(yàn)公式，下面是FLUENT中常用的幾個(gè)有用的關(guān)系式。要獲得修改的湍流粘性，它和湍流強(qiáng)度I長(zhǎng)度尺度l有如下關(guān)系： 在Spalart-Allmaras模型中，如果你要選擇湍流強(qiáng)度和水力學(xué)直徑來(lái)計(jì)算l可以從前面的公式中獲得。 湍動(dòng)能k和湍流強(qiáng)度I之間的關(guān)系為： 其中u_avg為平均流動(dòng)速度 除了為k和e指定具體的值之外，無(wú)論你是使用湍流強(qiáng)度和水力學(xué)直徑，強(qiáng)度和長(zhǎng)度尺度或者強(qiáng)度粘

17、性比方法，你都要使用上述公式。 如果你知道湍流長(zhǎng)度尺度l你可以使用下面的關(guān)系式： 其中是湍流模型中指定的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)（近似為0.09），l的公式在前面已經(jīng)討論了。 除了為k和e制定具體的值之外，無(wú)論你是使用湍流強(qiáng)度和水力學(xué)直徑還是強(qiáng)度和長(zhǎng)度尺度，你都要使用上述公式。 E的值也可以用下式計(jì)算，它與湍流粘性比m_t/m以及k有關(guān)： 其中是湍流模型中指定的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)（近似為0.09）。 除了為k和e制定具體的值之外，無(wú)論你是使用湍流強(qiáng)度和水力學(xué)直徑還是強(qiáng)度和長(zhǎng)度尺度，你都要使用上述公式。 如果你是在模擬風(fēng)洞條件，在風(fēng)洞中模型被安裝在網(wǎng)格和/或金屬網(wǎng)格屏下游的測(cè)試段，你可以用下面的公

18、式： 其中，是你希望的在穿過(guò)流場(chǎng)之后k的衰減(比方說(shuō)k入口值的10%), 自由流的速度是流域內(nèi)自由流的流向長(zhǎng)度Equation 9是在高雷諾數(shù)各向同性湍流中觀察到的冪率衰減的線性近似。它是基于衰減湍流中k的精確方程U ?k/?x = - e. 如果你用這種方法估計(jì)e，你也要用方程7檢查結(jié)果的湍流粘性比m_t/m，以保證它不是太大。 雖然這不是FLUENT內(nèi)部使用的方法，但是你可以用它來(lái)推導(dǎo)e的常數(shù)自由流值，然后你可以用湍流指定方法下拉菜單中選擇K和Epsilon直接指定。在這種情況下，你需要使用方程3從I來(lái)計(jì)算k。 當(dāng)使用RSM時(shí)，如果你不在雷諾應(yīng)力指定方法的下拉列表中使用雷諾應(yīng)

19、力選項(xiàng)，明顯的制定入口處的雷諾應(yīng)力值，它們就會(huì)近似的由k的指定值來(lái)決定。湍流假定為各向同性，保證 以及 (下標(biāo)a不求和). 如果你在雷諾應(yīng)力指定方法下拉列表中選擇K或者湍流強(qiáng)度，F(xiàn)LUENT就會(huì)使用這種方法。 對(duì)大渦模擬（LES）指定入口湍流 大渦模擬模型一節(jié)中所描述的LES速度入口中指定的的湍流強(qiáng)度值，被用于隨機(jī)擾動(dòng)入口處速度場(chǎng)的瞬時(shí)速度。它并不指定被模擬的湍流量。正如大渦模擬模型中介紹的邊界條件中所描述的，通過(guò)疊加每個(gè)速度分量的隨機(jī)擾動(dòng)來(lái)計(jì)算流動(dòng)入口邊界處的隨機(jī)成分. 壓力入口邊界條件 壓力入口邊界條件用于定義流動(dòng)入口的壓力以及其它標(biāo)量屬性。它即可以適用

20、于可壓流，也可以用于不可壓流。壓力入口邊界條件可用于壓力已知但是流動(dòng)速度和/或速率未知的情況。這一情況可用于很多實(shí)際問(wèn)題，比如浮力驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)。壓力入口邊界條件也可用來(lái)定義外部或無(wú)約束流的自由邊界。對(duì)于流動(dòng)邊界條件的概述，請(qǐng)參閱流動(dòng)入口和出口一節(jié)。 壓力入口邊界條件的輸入 綜述 對(duì)于壓力入口邊界條件你需要輸入如下信息 l 駐點(diǎn)總壓 l 駐點(diǎn)總溫 l 流動(dòng)方向 l 靜壓 l 湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算） l 輻射參數(shù)(對(duì)于使用P-1模型、DTRM模型或者DO模型的計(jì)算) l 化學(xué)組分質(zhì)量百分比(對(duì)于組分計(jì)算) l 混合分?jǐn)?shù)和變化(對(duì)于PDF燃燒計(jì)算) l 程序變

21、量(對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算) l 離散相邊界條件(對(duì)于離散相的計(jì)算) l 次要相的體積分?jǐn)?shù)(對(duì)于多相計(jì)算) 所有的值都在壓力入口面板中輸入(Figure 1)，該面板是從邊界條件打開(kāi)的。 Figure 1: 壓力入口面板 壓力輸入和靜壓頭 壓力場(chǎng)(p_s^)和壓力輸入(p_s^ or p_0^)包括靜壓頭r_0 g x。也就是FLUENT 以下式定義的壓力： 或者 這一定義允許靜壓頭放進(jìn)體積力項(xiàng)(r - r_0)g中考慮，而且當(dāng)密度一致時(shí)，從壓力計(jì)算中排除了。因此你的壓力輸入不因該考慮靜壓的微分，壓力(p^_s)的報(bào)告也不會(huì)顯示靜壓的任何影響。有關(guān)浮力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)的內(nèi)容請(qǐng)參

22、閱浮力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)和自然對(duì)流的信息 定義總壓和總溫 在壓力入口面板中的Gauge Total Pressure field輸入總壓值?？倻貢?huì)在Total Temperature field中設(shè)定。記住，總壓值是在操作條件面板中定義的與操作壓力有關(guān)的的總壓值。不可壓流體的總壓定義為： 對(duì)于可壓流體為： 其中：p_0 =總壓 p_s = 靜壓 M = 馬赫數(shù) c = 比熱比(c_p/c_v) 如果模擬軸對(duì)稱渦流，方程1中的v包括了旋轉(zhuǎn)分量。如果相鄰區(qū)域是移動(dòng)的（即：如果使用旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系，多重參考坐標(biāo)系，混合平面或者滑移網(wǎng)格），而且你是使用分離解算器。那么方程1中的速度

23、（或者方程3中的馬赫數(shù)）將是絕對(duì)的，或者相對(duì)與網(wǎng)格速度。這依賴于解算器面板中絕對(duì)速度公式是否激活。對(duì)于耦合解算器，方程1中的速度（或者方程3中的馬赫數(shù)）通常是在絕對(duì)坐標(biāo)系下的速度。 定義流動(dòng)方向 你可以在壓力入口明確的定義流動(dòng)的方向，或者定義流動(dòng)垂直于邊界。如果你選擇指定方向矢量，你既可以設(shè)定笛卡爾坐標(biāo)x, y,和z的分量，也可以設(shè)(圓柱坐標(biāo)的)半徑，切線和軸向分量。對(duì)于使用分離解算器計(jì)算移動(dòng)區(qū)域問(wèn)題，流動(dòng)方向?qū)⑹墙^對(duì)速度或者相對(duì)于網(wǎng)格相對(duì)速度，這取決于解算器面板中的絕對(duì)速度公式是否被激活。對(duì)于耦合解算器，流動(dòng)方向通常是絕對(duì)坐標(biāo)系中的。 定義流動(dòng)方向的步驟如下，總結(jié)請(qǐng)參考Figu

24、re 1。 1. 在方向指定下拉菜單中選擇指定流動(dòng)方向的方法，或者是方向矢量或者是垂直于邊界。 2. 如果你在第一步中選擇垂直于邊界，并且是在模擬軸對(duì)稱渦流，請(qǐng)輸入流動(dòng)適當(dāng)?shù)那邢蛩俣?，如果不是模擬渦流就不需要其它的附加輸入了。 3. 如果第一步中你選擇指定方向矢量，并且你的幾何外形是3維的，你就需要選擇定義矢量分量的坐標(biāo)系統(tǒng)。在坐標(biāo)系下拉菜單中選擇笛卡爾(X, Y, Z)坐標(biāo)，柱坐標(biāo)（半徑，切線和軸），或者局部柱坐標(biāo)。 l 笛卡爾坐標(biāo)系是基于幾何圖形所使用的笛卡爾坐標(biāo)系。 l 柱坐標(biāo)在下面的坐標(biāo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上使用軸、角度和切線三個(gè)分量。 l 對(duì)于包含一個(gè)單獨(dú)的單元區(qū)域時(shí)，坐標(biāo)系由旋轉(zhuǎn)

25、軸和在流體面板中原來(lái)的指定來(lái)定義。 l 對(duì)于包含多重區(qū)域的問(wèn)題（比如多重參考坐標(biāo)或滑動(dòng)網(wǎng)格），坐標(biāo)系由流體（固體）面板中為臨近入口的流體（固體）區(qū)域的旋轉(zhuǎn)軸來(lái)定義。 對(duì)于上述所有柱坐標(biāo)的定義，正徑向速度指向旋轉(zhuǎn)軸的外向。正軸向速度和旋轉(zhuǎn)軸矢量的方向相同，正切向方向用右手定則來(lái)判斷。參閱下圖一目了然。 Figure 1: 在二維、三維和軸對(duì)稱區(qū)域的柱坐標(biāo)速度分量 當(dāng)?shù)刂鴺?biāo)系統(tǒng)允許你對(duì)特定的入口定義坐標(biāo)系，在壓力入口面板中你就可以定義該坐標(biāo)系統(tǒng)。如果你對(duì)于不同的旋轉(zhuǎn)軸有幾個(gè)入口，那么當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系會(huì)很有用的。 4. 如果你在第一步中指定方向矢量，用如下的方法定義矢量分量： l 如

26、果是二維非對(duì)稱圖形或者你在第三步中選擇矢量分量，請(qǐng)輸入適當(dāng)?shù)腦, Y, 和(in 3D) Z分量。 l 如果是二維軸對(duì)稱圖形或者第三部分選擇了柱坐標(biāo)，請(qǐng)輸入適當(dāng)?shù)陌霃?，角度以及切線方向的分量。 l 如果使用當(dāng)?shù)刂鴺?biāo)系，請(qǐng)輸入適當(dāng)?shù)陌霃?，角度以及切線方向的分量，并指定軸向的X, Y,和Z向分量，以及坐標(biāo)起點(diǎn)的坐標(biāo)。 圖一就是各個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)的矢量分量。 定義靜壓 如果入口流動(dòng)是超聲速的，或者你打算用壓力入口邊界條件來(lái)對(duì)解進(jìn)行初始化，那么你必須指定靜壓(termed the Supersonic/Initial Gauge Pressure)。 需要記住的是這個(gè)靜壓和你在操作條件

27、面板中的操作壓力是相關(guān)的。請(qǐng)參閱有關(guān)于壓力輸入和靜壓頭相關(guān)輸入的解釋。 只要流動(dòng)是壓聲速的，F(xiàn)LUENT會(huì)忽略Supersonic/Initial Gauge Pressure，它是由指定的駐點(diǎn)值來(lái)計(jì)算的。如果你打算使用壓力入口邊界條件來(lái)初始化解域，Supersonic/Initial Gauge Pressure是與計(jì)算初始值的指定駐點(diǎn)壓力相聯(lián)系的，計(jì)算初始值的方法有各向同性關(guān)系式（對(duì)于可壓流）或者貝努力方程（對(duì)于不可壓流）。因此，對(duì)于壓聲速入口，它是在關(guān)于入口馬赫數(shù)（可壓流）或者入口速度（不可壓流）合理的估計(jì)之上設(shè)定的。 定義湍流參數(shù) 對(duì)于湍流計(jì)算，有幾種方法來(lái)定義湍流參數(shù)。

28、至于哪種方法合適請(qǐng)參閱決定湍流參數(shù)一節(jié)。湍流模型是在“湍流模型”一章中介紹 定義輻射參數(shù) 如果你打算使用P-1輻射模型、DTRM或者DO模型，你就需要設(shè)定內(nèi)部發(fā)散率以及（可選）黑體溫度。詳情請(qǐng)參閱設(shè)定邊界條件一節(jié)(Rosseland不需要任何邊界條件的輸入)。 定義組分質(zhì)量百分比 如果你是用有限速度模型來(lái)模擬組分輸運(yùn)，你就需要設(shè)定組分質(zhì)量百分比。詳情請(qǐng)參閱組分邊界條件的定義。 定義PDF/混合分?jǐn)?shù)參數(shù) 如果你用PDF模型模擬燃燒，你就需要設(shè)定平均混合分?jǐn)?shù)以及混合分?jǐn)?shù)變化（如果你是用兩個(gè)混合分?jǐn)?shù)就還包括二級(jí)平均混合分?jǐn)?shù)和二級(jí)混合分?jǐn)?shù)變化）。具體情況如第三步定義

29、邊界條件所述。 定義預(yù)混和燃燒邊界條件 如果使用與混合燃燒模型，你就需要設(shè)定發(fā)展變量。請(qǐng)見(jiàn)發(fā)展變量的邊界條件設(shè)定。 定義離散相邊界條件 如果你是在模擬粒子的離散相，你就可以在壓力入口設(shè)定粒子軌道詳情請(qǐng)參閱離散向模型的邊界設(shè)定。 定義多相邊界條件 對(duì)于多相流如果使用VOF，cavitation或者代數(shù)滑移混合模型，你就需要指定所有二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)。詳情請(qǐng)參閱VOF模型、cavitation模型或者代數(shù)滑移混合模型的邊界設(shè)定。 壓力入口邊界條件的默認(rèn)設(shè)定 壓力入口邊界條件的默認(rèn)設(shè)定如下（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位）： Gauge Total Pressure 0

30、 Supersonic/Initial Gauge Pressure 0 Total Temperature 300 X-Component of Flow Direction 1 Y-Component of Flow Direction 0 Z-Component of Flow Direction 0 Turb. Kinetic Energy 1 Turb. Dissipation Rate 1 壓力入口邊界處的計(jì)算程序 FLUENT壓力入口邊界條件的處理可以描述為從駐點(diǎn)條件到入口條件的非自由化的過(guò)渡。對(duì)于不可壓流是通過(guò)入口邊界貝努力方程的應(yīng)用來(lái)

31、完成的。對(duì)于可壓流，使用的是理想氣體的各向同性流動(dòng)關(guān)系式。 壓力入口邊界處的不可壓流動(dòng)計(jì)算 流動(dòng)進(jìn)入壓力入口邊界時(shí)，F(xiàn)LUENT使用邊界條件壓力，該壓力是作為入口平面p_0的總壓輸入的。在不可壓流動(dòng)中，入口總壓，靜壓和速度之間有如下關(guān)系：。通過(guò)你在出口分配的速度大小和流動(dòng)方向可以計(jì)算出速度的各個(gè)分量。入口質(zhì)量流速以及動(dòng)量、能量和組分的流量可以作為計(jì)算程序在速度入口邊界的大綱用來(lái)計(jì)算流動(dòng) 對(duì)于不可壓流，入口平面的速度既可以是常數(shù)也可以是溫度或者質(zhì)量分?jǐn)?shù)的函數(shù)。其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)是你輸入作為入口條件的值。在通過(guò)壓力出口流出的流動(dòng)，用指定的總壓作為靜壓來(lái)使用。對(duì)于不可壓流動(dòng)來(lái)說(shuō)，總溫和靜溫相

32、等。 壓力入口邊界的可壓流動(dòng)計(jì)算 對(duì)于可壓流，應(yīng)用理想氣體的各向同性關(guān)系可以在壓力入口將總壓，靜壓和速度聯(lián)系起來(lái)。在入口處輸入總壓，在臨近流體單元中輸入靜壓，有關(guān)系式如下： 其中馬赫數(shù)定義為： 馬赫數(shù)的定義就不詳述了。需要注意的是上面的方程中出現(xiàn)了操作壓力p_op這是因?yàn)檫吔鐥l件的輸入是和操作壓力有關(guān)的壓力。給定p_0^和p_s^上面的方程就可以用于計(jì)算入口平面流體的速度范圍。入口處的各個(gè)速度分量用方向矢量來(lái)計(jì)算。對(duì)于可壓流，入口平面的密度由理想氣體定律來(lái)計(jì)算：。 R由壓力入口邊界條件定義的組分質(zhì)量百分比來(lái)計(jì)算。入口靜溫和總溫的關(guān)系由下式計(jì)算：。 速度入口邊界條

33、件 速度入口邊界條件用于定義流動(dòng)速度以及流動(dòng)入口的流動(dòng)屬性相關(guān)標(biāo)量。在這個(gè)邊界條件中，流動(dòng)總的（駐點(diǎn)）的屬性不是固定的，所以無(wú)論什么時(shí)候提供流動(dòng)速度描述，它們都會(huì)增加。 這一邊界條件適用于不可壓流，如果用于可壓流它會(huì)導(dǎo)致非物理結(jié)果，這是因?yàn)樗试S駐點(diǎn)條件浮動(dòng)。你也應(yīng)該小心不要讓速度入口靠近固體妨礙物，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)入口駐點(diǎn)屬性具有太高的非一致性。 對(duì)于特定的例子，F(xiàn)LUENT可能會(huì)使用速度入口在流動(dòng)出口處定義流動(dòng)速度（在這種情況下不使用標(biāo)量輸入）。在這種情況下，必須保證區(qū)域內(nèi)的所有流動(dòng)性。對(duì)于流動(dòng)的概述請(qǐng)參閱流動(dòng)入口和出口。 速度入口邊界條件的輸入 概述 速度入口邊

34、界條件需要輸入下列信息 l 速度大小與方向或者速度分量。 l 旋轉(zhuǎn)速度（對(duì)于具有二維軸對(duì)稱問(wèn)題的渦流）。 l 溫度（用于能量計(jì)算）。 l Outflow gauge pressure (for calculations with the coupled solvers) l 湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算） l 輻射參數(shù)(對(duì)于P-1模型、DTRM或者DO模型的計(jì)算) l 化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)算）。 l 混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDE燃燒計(jì)算）。 l 發(fā)展變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）。 l 離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算） l 二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)(對(duì)于多相流計(jì)算) 上面

35、的所有值都有速度面板輸入，它是從邊界條件打開(kāi)的（見(jiàn)設(shè)定邊界條件一節(jié)）。 Figure 1: 速度入口面板 定義速度 你可以通過(guò)定義來(lái)確定入口速度。如果臨近速度入口的單元區(qū)域是移動(dòng)的（也就是說(shuō)你使用旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系，多重坐標(biāo)系或者滑動(dòng)網(wǎng)格），你也可以指定相對(duì)速度和絕對(duì)速度。對(duì)于FLUENT中的渦流軸對(duì)稱問(wèn)題，你還要指定渦流速度。 定義流入速度的程序如下： 1. 選擇指定流動(dòng)方向的方法：在速度指定方法下拉菜單中選擇速度大小和方向、速度分量或者垂直于邊界的速度大小。 2. 如果臨近速度入口的單元區(qū)域是移動(dòng)的，你可以指定相對(duì)或絕對(duì)速度。相對(duì)于臨近單元區(qū)域或者參考坐標(biāo)系下拉列表的絕對(duì)速

36、度。如果臨近單元區(qū)域是固定的，相對(duì)速度和絕對(duì)速度是相等的，這個(gè)時(shí)候不用察看下拉列表。 3. 如果你想要設(shè)定速度的大小和方向或者速度分量，而且你的幾何圖形是三維的，下一步你就要選擇定義矢量和速度分量的坐標(biāo)系。坐標(biāo)系就是前面所述的三種。 4. 設(shè)定適當(dāng)?shù)乃俣葏?shù)，下面將會(huì)介紹每一個(gè)指定方法。 如果第一步中選擇的是速度的大小和方向，你需要在流入邊界條件中輸入速度矢量的大小以及方向。 l 如果是二維非軸對(duì)稱問(wèn)題，或者你在第三步中選擇笛卡爾坐標(biāo)系，你需要定義流動(dòng)X, Y, 和(在三維問(wèn)題中) Z三個(gè)分量的大小。 l 如果是二維軸對(duì)稱問(wèn)題,，或者第三步中使用柱坐標(biāo)系，請(qǐng)輸入流動(dòng)方向的徑向、軸

37、向和切向的三個(gè)分量值。 l 如果你在第三步中選擇當(dāng)?shù)刂鴺?biāo)系，請(qǐng)輸入流動(dòng)方向的徑向、軸向和切向的三個(gè)分量值。并指定軸向的X, Y, 和Z-分量以及坐標(biāo)軸起點(diǎn)的X, Y, 和Z-坐標(biāo)的值。 定義流動(dòng)方向的Figure 1表明這些不同坐標(biāo)系矢量分量。 如果你在定義速度的第一步中選擇速度大小以及垂直的邊界，你需要在流入邊界處輸入速度矢量的大小。如果你模擬二維軸對(duì)稱渦流，你也要輸入流向的切向分量。如果你在定義速度的第一步中選擇速度分量，你需要在流入邊界中輸入速度矢量的分量。 l 如果是二維非軸對(duì)稱問(wèn)題，或者你在第三步中選擇笛卡爾坐標(biāo)系，你需要定義流動(dòng)X, Y, 和(在三維問(wèn)題中) Z三個(gè)分量的

38、大小。 l 如果是模擬渦流的二維軸對(duì)稱問(wèn)題，你需要在速度設(shè)定中設(shè)定軸向、徑向和旋轉(zhuǎn)速度，。 l 如果是第三步中使用柱坐標(biāo)系，請(qǐng)輸入流動(dòng)方向的徑向、軸向和切向的三個(gè)分量值，以及（可選）旋轉(zhuǎn)角速度。 l 如果你在第三步中選擇當(dāng)?shù)刂鴺?biāo)系，請(qǐng)輸入流動(dòng)方向的徑向、軸向和切向的三個(gè)分量值。并指定軸向的X, Y, 和Z-分量以及坐標(biāo)軸起點(diǎn)的X, Y, 和Z-坐標(biāo)的值。 記住速度的正負(fù)分量和坐標(biāo)方向的正負(fù)是相同的。柱坐標(biāo)系下的速度的正負(fù)也是一樣。 如果你在第一步中定義的是速度分量，并在模擬軸對(duì)稱渦流，你可以指定除了渦流速度之外的入口渦流角速度W。相似地，如果你在第三步中使用柱坐標(biāo)或者當(dāng)?shù)刂鴺?biāo)系，

39、你可以指定除切向速度之外的入口角速度W。 如果你指定W, v_q作為每個(gè)單元的W r，其中r從起點(diǎn)到單元的距離。如果你指定渦流速度和渦流角速度或者切向速度和角速度，F(xiàn)LUENT會(huì)將v_q和W r加起來(lái)獲取每個(gè)單元的旋轉(zhuǎn)速度或者切向速度。 定義溫度 在解能量方程時(shí)，你需要在溫度場(chǎng)中的速度入口邊界設(shè)定流動(dòng)的靜溫。 定義流出標(biāo)準(zhǔn)壓力 如果你是用一種耦合解算器，你可以為速度入口邊界指定流出標(biāo)準(zhǔn)壓力。如果在流動(dòng)要在任何表面邊界處流出區(qū)域，表面會(huì)被處理為壓力出口，該壓力出口為流出標(biāo)準(zhǔn)壓力場(chǎng)中規(guī)定的壓力。(注意：這一影響和RAMPANT中得到的速度遠(yuǎn)場(chǎng)邊界相似。 定義湍流參

40、數(shù) 對(duì)于湍流計(jì)算，有幾種定義湍流參數(shù)的方法。至于選取哪種方法以及相關(guān)的輸入值請(qǐng)參閱確定湍流參數(shù)一節(jié)。湍流模型的相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)參閱湍流模型一章。 定義輻射參數(shù) 如果你打算使用P-1輻射模型、DTRM或者DO模型，你就需要設(shè)定內(nèi)部發(fā)散率以及（可選）黑體溫度。詳情請(qǐng)參閱設(shè)定邊界條件一節(jié)(Rosseland不需要任何邊界條件的輸入)。 定義組分質(zhì)量百分比 如果你是用有限速度模型來(lái)模擬組分輸運(yùn)，你就需要設(shè)定組分質(zhì)量百分比。詳情請(qǐng)參閱組分邊界條件的定義。 定義PDF/混合分?jǐn)?shù)參數(shù) 如果你用PDF模型模擬燃燒，你就需要設(shè)定平均混合分?jǐn)?shù)以及混合分?jǐn)?shù)變化（如果你是用兩個(gè)混合

41、分?jǐn)?shù)就還包括二級(jí)平均混合分?jǐn)?shù)和二級(jí)混合分?jǐn)?shù)變化）。具體情況如第三步定義邊界條件所述。 定義預(yù)混和燃燒邊界條件 如果使用與混合燃燒模型，你就需要設(shè)定發(fā)展變量。請(qǐng)見(jiàn)發(fā)展變量的邊界條件設(shè)定。 定義離散相邊界條件 如果你是在模擬粒子的離散相，你就可以在速度入口設(shè)定粒子軌道詳情請(qǐng)參閱離散向模型的邊界設(shè)定。 定義多相邊界條件 對(duì)于多相流如果使用VOF，cavitation或者代數(shù)滑移混合模型，你就需要指定所有二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)。詳情請(qǐng)參閱VOF模型、cavitation模型或者代數(shù)滑移混合模型的邊界設(shè)定。 速度入口邊界條件的默認(rèn)設(shè)定 速度入口邊界條件的默認(rèn)設(shè)定（國(guó)

42、際單位）： Temperature 300 Velocity Magnitude 0 X-Component of Flow Direction 1 Y-Component of Flow Direction 0 Z-Component of Flow Direction 0 X-Velocity 0 Y-Velocity 0 Z-Velocity 0 Turb. Kinetic Energy 1 Turb. Dissipation Rate 1 Outflow Gauge Pressure 0 速度入口邊界的計(jì)算程序 FLUENT使用速度

43、入口的邊界條件輸入計(jì)算流入流場(chǎng)的質(zhì)量流以及入口的動(dòng)量、能量和組分流量。本節(jié)介紹了通過(guò)速度入口邊界條件流入流場(chǎng)的算例，以及通過(guò)速度入口邊界條件流出流場(chǎng)的算例。 流動(dòng)入口的速度入口條件處理 使用速度入口邊界條件定義流入物理區(qū)域的模型，F(xiàn)LUENT既使用速度分量也使用標(biāo)量。這些標(biāo)量定義為邊界條件來(lái)計(jì)算入口質(zhì)量流速，動(dòng)量流量以及能量和化學(xué)組分的流量。 鄰近速度入口邊界流體單元的質(zhì)量流速由下式計(jì)算： 注意只有垂直于控制體表面的流動(dòng)分量才對(duì)流入質(zhì)量流速有貢獻(xiàn)。 流動(dòng)出口的速度入口條件處理 有時(shí)速度入口邊界條件用于流出物理區(qū)域的流動(dòng)。比如通過(guò)某一流域出口的流速已知，或者被強(qiáng)加

44、在模型上，就需要用這一方法。 注意：這種方法在使用之前必須保證流域內(nèi)的全部連續(xù)性。 在分離解算器中，當(dāng)流動(dòng)通過(guò)速度入口邊界條件流出流場(chǎng)時(shí)，F(xiàn)LUENT在邊界條件中使用速度垂直于出口區(qū)域的速度分量。它不使用任何你所輸入的其它的邊界條件。除了垂直速度分量之外的所有流動(dòng)條件，都被假定為逆流的單元。 在耦合解算器中，如果流動(dòng)流出邊界處的任何表面的區(qū)域，那一表面就會(huì)被看成壓力出口，這一壓力為Outflow Gauge Pressure field中所規(guī)定的壓力。 密度計(jì)算 入口平面的密度既可以是常數(shù)也可以是溫度、壓力和/或組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（你在入口條件中輸入的）的函數(shù)。 質(zhì)量入口

45、邊界條件 該邊界條件用于規(guī)定入口的質(zhì)量流量。為了實(shí)現(xiàn)規(guī)定的質(zhì)量流量中需要的速度，就要調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)厝肟诳倝?。這和壓力入口邊界條件是不同的，在壓力入口邊界條件中，規(guī)定的是流入駐點(diǎn)的屬性，質(zhì)量流量的變化依賴于內(nèi)部解。 當(dāng)匹配規(guī)定的質(zhì)量和能量流速而不是匹配流入的總壓時(shí)，通常就會(huì)使用質(zhì)量入口邊界條件。比如：一個(gè)小的冷卻噴流流入主流場(chǎng)并和主流場(chǎng)混合，此時(shí)，主流的流速主要的由（不同的）壓力入口/出口邊界條件對(duì)控制。 調(diào)節(jié)入口總壓可能會(huì)導(dǎo)致節(jié)的收斂，所以如果壓力入口邊界條件和質(zhì)量入口條件都可以接受，你應(yīng)該選擇壓力入口邊界條件。 在不可壓流中不必使用質(zhì)量入口邊界條件，因?yàn)槊芏仁浅?shù)，速度入口邊界

46、條件就已經(jīng)確定了質(zhì)量流。關(guān)于流動(dòng)邊界條件的概述請(qǐng)參閱流動(dòng)入口和出口一節(jié)。 質(zhì)量入口邊界條件的輸入 概述 質(zhì)量入口邊界條件需要輸入： l 質(zhì)量流速和質(zhì)量流量 l 總溫（駐點(diǎn)溫度） l 靜壓 l 流動(dòng)方向 l 湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算） l 輻射參數(shù)(對(duì)于P-1模型、DTRM或者DO模型的計(jì)算) l 化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)算）。 l 混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDE燃燒計(jì)算）。 l 發(fā)展變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）。 l 離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算） 上面的所有值都由質(zhì)量入口面板輸入，它是從邊界條件打開(kāi)的（見(jiàn)設(shè)定邊界條件一節(jié)）。 Figur

47、e 1:質(zhì)量流動(dòng)入口面板 定義質(zhì)量流速度和流量 你可以輸入通過(guò)質(zhì)量入口的質(zhì)量流速，然后FLUENT將這個(gè)值轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量，或者直接指定質(zhì)量流量。如果你設(shè)定規(guī)定的質(zhì)量流速，它將在內(nèi)部轉(zhuǎn)換為區(qū)域上的規(guī)定的統(tǒng)一質(zhì)量流量，這一區(qū)域由流速劃分。你也可以使用邊界輪廓或者自定義函數(shù)來(lái)定義質(zhì)量流量（不是質(zhì)量流速）。 質(zhì)量流速或者流量的輸入如下： 1. 選擇質(zhì)量流速的方法：質(zhì)量流速或者質(zhì)量流量 2. 如果是質(zhì)量流速（默認(rèn)），在質(zhì)量流速框中輸入規(guī)定的質(zhì)量流速。 注意：對(duì)于軸對(duì)稱問(wèn)題，這一質(zhì)量流速是通過(guò)完整區(qū)域(2p-radian)而不是1-radian部分的流速。 如果選擇質(zhì)量流量。請(qǐng)?jiān)贛a

48、ss Flux框中輸入質(zhì)量流量。 注意：對(duì)于軸對(duì)稱問(wèn)題，這一質(zhì)量流量是通過(guò)完整區(qū)域(2p-radian)而不是1-radian部分的流量。 定義總溫 在質(zhì)量流入口面板中的流入流體的總溫框中輸入總溫（駐點(diǎn)溫度）值。 定義靜壓 如果入口流動(dòng)是超聲速的，或者你打算用壓力入口邊界條件來(lái)對(duì)解進(jìn)行初始化，那么你必須指定靜壓(termed the Supersonic/Initial Gauge Pressure)。 只要流動(dòng)是壓聲速的，F(xiàn)LUENT會(huì)忽略Supersonic/Initial Gauge Pressure，它是由指定的駐點(diǎn)值來(lái)計(jì)算的。如果你打算使用壓力入口邊界條件來(lái)初始化解域

49、，Supersonic/Initial Gauge Pressure是與計(jì)算初始值的指定駐點(diǎn)壓力相聯(lián)系的，計(jì)算初始值的方法有各向同性關(guān)系式（對(duì)于可壓流）或者貝努力方程（對(duì)于不可壓流）。因此，對(duì)于壓聲速入口，它是在關(guān)于入口馬赫數(shù)（可壓流）或者入口速度（不可壓流）合理的估計(jì)之上設(shè)定的。 需要記住的是這個(gè)靜壓和你在操作條件面板中的操作壓力是相關(guān)的。請(qǐng)參閱有關(guān)于壓力輸入和靜壓頭相關(guān)輸入的解釋。 定義流動(dòng)方向 你可以在壓力入口明確的定義流動(dòng)的方向，或者定義流動(dòng)垂直于邊界。對(duì)于使用分離解算器計(jì)算移動(dòng)區(qū)域問(wèn)題，流動(dòng)方向?qū)⑹墙^對(duì)速度或者相對(duì)于網(wǎng)格相對(duì)速度，這取決于解算器面板中的絕對(duì)速度公式是否被

50、激活。對(duì)于耦合解算器，流動(dòng)方向通常是絕對(duì)坐標(biāo)系中的。 定義流動(dòng)方向的步驟如下，總結(jié)請(qǐng)參考概述中的Figure 1。 1. 在方向指定下拉菜單中選擇指定流動(dòng)方向的方法，或者是方向矢量或者是垂直于邊界。 2. 如果你在第一步中選擇垂直于邊界，并且是在模擬軸對(duì)稱渦流，請(qǐng)輸入流動(dòng)適當(dāng)?shù)那邢蛩俣龋绻氵x擇垂直于邊界并且你的流動(dòng)是二維或者三維軸對(duì)稱渦流，那就不需要流動(dòng)方向上的其它的附加輸入了。 3. 如果第一步中你選擇指定方向矢量，并且你的幾何外形是3維的，你就需要選擇定義矢量分量的坐標(biāo)系統(tǒng)。在坐標(biāo)系下拉菜單中選擇笛卡爾(X, Y, Z)坐標(biāo)，柱坐標(biāo)（半徑，切線和軸），或者局部柱坐標(biāo)。 l 如

51、果是二維非軸對(duì)稱問(wèn)題或者三維問(wèn)題，你需要定義流動(dòng)X, Y, 和(在三維問(wèn)題中) Z三個(gè)分量的大小。 l 如果是二維軸對(duì)稱問(wèn)題,，請(qǐng)輸入流動(dòng)方向的徑向、軸向和切向的三個(gè)分量值。 定義湍流參數(shù) 對(duì)于湍流計(jì)算，有幾種定義湍流參數(shù)的方法。至于選取哪種方法以及相關(guān)的輸入值請(qǐng)參閱確定湍流參數(shù)一節(jié)。湍流模型的相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)參閱湍流模型一章。 定義輻射參數(shù) 如果你打算使用P-1輻射模型、DTRM或者DO模型，你就需要設(shè)定內(nèi)部發(fā)散率以及（可選）黑體溫度。詳情請(qǐng)參閱設(shè)定邊界條件一節(jié)(Rosseland不需要任何邊界條件的輸入)。 定義組分質(zhì)量百分比 如果你是用有限速度模型來(lái)模擬組

52、分輸運(yùn)，你就需要設(shè)定組分質(zhì)量百分比。詳情請(qǐng)參閱組分邊界條件的定義。 定義PDF/混合分?jǐn)?shù)參數(shù) 如果你用PDF模型模擬燃燒，你就需要設(shè)定平均混合分?jǐn)?shù)以及混合分?jǐn)?shù)變化（如果你是用兩個(gè)混合分?jǐn)?shù)就還包括二級(jí)平均混合分?jǐn)?shù)和二級(jí)混合分?jǐn)?shù)變化）。具體情況如第三步定義邊界條件所述。 定義預(yù)混和燃燒邊界條件 如果使用與混合燃燒模型，你就需要設(shè)定發(fā)展變量。請(qǐng)見(jiàn)發(fā)展變量的邊界條件設(shè)定。 定義離散相邊界條件 如果你是在模擬粒子的離散相，你就可以在速度入口設(shè)定粒子軌道詳情請(qǐng)參閱離散向模型的邊界設(shè)定。 質(zhì)量流入口邊界的默認(rèn)設(shè)定 質(zhì)量入口邊界條件的默認(rèn)設(shè)定（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位）為：

53、 Mass Flow-Rate 1 Total Temperature 300 Supersonic/Initial Gauge Pressure 0 X-Component of Flow Direction 1 Y-Component of Flow Direction 0 Z-Component of Flow Direction 0 Turb. Kinetic Energy 1 Turb. Dissipation Rate 1 質(zhì)量流入口邊界的計(jì)算程序 對(duì)入口區(qū)域使用質(zhì)量入口邊界條件，該區(qū)域的每一個(gè)表面的速度被計(jì)算出來(lái)，并且這一速度用于計(jì)

54、算流入?yún)^(qū)域的相關(guān)解變量的流量。對(duì)于每一步迭代，調(diào)節(jié)計(jì)算速度以便于保證正確的質(zhì)量流的數(shù)值。 你需要使用質(zhì)量流速、流動(dòng)方向、靜壓以及總溫來(lái)計(jì)算這個(gè)速度。 有兩種指定質(zhì)量流速的方法。第一種方法是指定入口的總質(zhì)量流速m(dot)。第二種方法是指定質(zhì)量流量r v (每個(gè)單位面積的質(zhì)量流速)。如果指定總質(zhì)量流速，F(xiàn)LUENT會(huì)在內(nèi)部通過(guò)將總流量除以垂直于流向區(qū)域的總?cè)肟诿娣e得到統(tǒng)一質(zhì)量流量： 如果使用直接質(zhì)量流量指定選項(xiàng)，可以使用輪廓文件或者自定義函數(shù)來(lái)指定邊界處的各種質(zhì)量流量。 一旦在給定表面的r v值確定了，就必須確定表面的密度值r，以找到垂直速度v。密度獲取的方法依賴于所模擬的是不是

55、理想氣體。下面檢查了各種情況： 理想氣體的質(zhì)量流邊界的流動(dòng)計(jì)算 如果是理想氣體，要用下式計(jì)算密度： 如果入口是超音速，所使用的靜壓是設(shè)為邊界條件靜壓值。如果是亞音速靜壓是從入口表面單元內(nèi)部推導(dǎo)出來(lái)的。 入口的靜溫是從總焓推出的，總焓是從邊界條件所設(shè)的總溫推出的。 入口的密度是從理想氣體定律，使用靜壓和靜溫推導(dǎo)出來(lái)的。 不可壓流動(dòng)的質(zhì)量流邊界的流動(dòng)計(jì)算 如果是模擬非理想氣體或者液體，靜溫和總溫相同。入口處的密度很容易從溫度函數(shù)和（可選）組分質(zhì)量百分比計(jì)算出來(lái)的。速度用質(zhì)量入口邊界的計(jì)算程序中的方程計(jì)算出。 質(zhì)量流邊界的流量計(jì)算 要計(jì)算所有變量在入口處的流量

56、，流速v和方程中變量的入口值一起使用。例如，質(zhì)量流量為r v，湍流動(dòng)能的流量為r k v。這些流量用于邊界條件來(lái)計(jì)算解過(guò)程的守恒方程。 進(jìn)氣口邊界條件 進(jìn)氣口邊界條件用于模擬具有指定損失系數(shù)、流動(dòng)方向以及環(huán)境（入口）壓力和溫度的進(jìn)氣口。 進(jìn)氣口邊界的輸入 進(jìn)氣口邊界需要輸入： l 總壓即駐點(diǎn)壓力 l 總溫即駐點(diǎn)溫度。 l 流動(dòng)方向 l 靜壓 l 湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算） l 輻射參數(shù)(對(duì)于P-1模型、DTRM或者DO模型的計(jì)算) l 化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)算）。 l 混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDE燃燒計(jì)算）。 l 發(fā)展變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）。

57、 l 離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算） l 二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)(對(duì)于多相流計(jì)算) l 損失系數(shù) 上面的所有值都由進(jìn)氣口面板輸入，它是從邊界條件打開(kāi)的（見(jiàn)設(shè)定邊界條件一節(jié)）。 上面的前十一項(xiàng)的設(shè)定和壓力入口邊界的設(shè)定一樣。下面介紹一下?lián)p失系數(shù)的設(shè)定： Figure 1: 進(jìn)氣口面板 指定損失系數(shù) FLUENT中的進(jìn)氣口模型，進(jìn)氣口假定為無(wú)限薄，通過(guò)進(jìn)氣口的壓降假定和流體的動(dòng)壓成比例，并以經(jīng)驗(yàn)公式確定你所應(yīng)用的損失系數(shù)。也就是說(shuō)壓降D p和通過(guò)進(jìn)氣口速度的垂直分量的關(guān)系為： 其中r是流體密度，k_L為無(wú)量綱的損失系數(shù)。 注意：D p是流向壓降，因此

58、即使是在回流中，進(jìn)氣口都會(huì)出現(xiàn)阻力。 你可以定義通過(guò)進(jìn)氣口的損失系數(shù)為常量、多項(xiàng)式、分段線性函數(shù)或者垂向速度的分段多項(xiàng)式函數(shù)。定義這些函數(shù)的面板和定義溫度相關(guān)屬性的面板相同，詳情請(qǐng)參閱使用溫度相關(guān)函數(shù)定義屬性一節(jié)。 進(jìn)氣扇邊界條件 進(jìn)氣扇邊界條件用于定義具有特定壓力跳躍、流動(dòng)方向以及環(huán)境（進(jìn)氣口）壓力和溫度的外部進(jìn)氣扇流動(dòng)。 進(jìn)氣扇邊界的輸入 進(jìn)氣扇邊界需要輸入： l 總壓即駐點(diǎn)壓力 l 總溫即駐點(diǎn)溫度。 l 流動(dòng)方向 l 靜壓 l 湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算） l 輻射參數(shù)(對(duì)于P-1模型、DTRM或者DO模型的計(jì)算) l 化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)

59、算）。 l 混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDE燃燒計(jì)算）。 l 發(fā)展變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）。 l 離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算） l 二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)(對(duì)于多相流計(jì)算) l 壓力跳躍 上面的所有值都由進(jìn)氣扇面板輸入，它是從邊界條件打開(kāi)的（見(jiàn)設(shè)定邊界條件一節(jié)）。 上面的前十一項(xiàng)的設(shè)定和壓力入口邊界的設(shè)定一樣。下面介紹一下壓力跳躍的設(shè)定： Figure 1: 進(jìn)氣扇面板 指定壓力跳躍 所有的進(jìn)氣扇都被假定為無(wú)限薄，通過(guò)它的非連續(xù)壓升被指定為通過(guò)進(jìn)氣扇速度的函數(shù)。在倒流的算例中，進(jìn)氣扇被看成類似于具有統(tǒng)一的損失系數(shù)的出氣口。 你可以定義通過(guò)進(jìn)氣扇的壓力跳躍為常量、多項(xiàng)式

60、、分段線性函數(shù)或者垂向速度的分段多項(xiàng)式函數(shù)。定義這些函數(shù)的面板和定義溫度相關(guān)屬性的面板相同，詳情請(qǐng)參閱使用溫度相關(guān)函數(shù)定義屬性一節(jié)。 壓力出口邊界條件 壓力出口邊界條件需要在出口邊界處指定靜（gauge）壓。靜壓值的指定只用于壓聲速流動(dòng)。如果當(dāng)?shù)亓鲃?dòng)變?yōu)槌曀?，就不再使用指定壓力了，此時(shí)壓力要從內(nèi)部流動(dòng)中推斷。所有其它的流動(dòng)屬性都從內(nèi)部推出。 在解算過(guò)程中，如果壓力出口邊界處的流動(dòng)是反向的，回流條件也需要指定。如果對(duì)于回流問(wèn)題你指定了比較符合實(shí)際的值，收斂性困難就會(huì)被減到最小。 FLUENT還提供了使用輻射平衡出口邊界條件，詳情請(qǐng)參閱定義靜壓一節(jié)。 關(guān)于流動(dòng)邊界的概述請(qǐng)參

61、閱流動(dòng)入口和出口一節(jié)。 壓力出口邊界的輸入 概述 壓力出口邊界條件需要輸入： l 靜壓 l 回流條件 l 總溫即駐點(diǎn)溫度（用于能量計(jì)算）。 l 湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算） l 化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)算）。 l 混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDE燃燒計(jì)算）。 l 發(fā)展變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）。 l 二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)(對(duì)于多相流計(jì)算) l 輻射參數(shù)(對(duì)于P-1模型、DTRM或者DO模型的計(jì)算) l 離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算） 上面的所有值都由壓力出口面板輸入，它是從邊界條件打開(kāi)的（見(jiàn)設(shè)定邊界條件一節(jié)）。 Figure 1: 壓力出口面板 定義

62、靜壓 要在壓力出口邊界設(shè)定靜壓，請(qǐng)?jiān)趬毫Τ隹诿姘逶O(shè)定適當(dāng)?shù)腉auge壓力值。這一值只用于壓聲速。如果出現(xiàn)當(dāng)?shù)爻曀偾闆r，壓力要從上游條件推導(dǎo)出來(lái)。 需要記住的是這個(gè)靜壓和你在操作條件面板中的操作壓力是相關(guān)的。請(qǐng)參閱有關(guān)于壓力輸入和靜壓頭相關(guān)輸入的解釋。 FLUENT還提供了使用平衡出口邊界條件的選項(xiàng)。要使這個(gè)選項(xiàng)激活，打開(kāi)輻射平衡壓力分布。當(dāng)這一功能被激活時(shí)，指定的gauge壓力只用于邊界處的最小最小半徑位置（相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸）。其余邊界的靜壓是從輻射速度可忽略不計(jì)的假定中計(jì)算出來(lái)的，壓力梯度由下是給出： 其中r是從旋轉(zhuǎn)軸的距離，v_q是切向速度。即使旋轉(zhuǎn)速度為零也可以使用這一邊界條件

63、。例如，它可以用于計(jì)算通過(guò)具有導(dǎo)流葉片的環(huán)面流動(dòng)。 注意：輻射平衡出口條件，只用于三維或者軸對(duì)稱渦流計(jì)算。 定義回流條件 與你所使用的模型一致的回流屬性會(huì)出現(xiàn)在壓力出口面板中。指定的值只用于通過(guò)出口進(jìn)入的流動(dòng)。 l 在包含能量的計(jì)算中要設(shè)定回流總溫。 l 對(duì)于湍流計(jì)算，有幾種定義湍流參數(shù)的方法。至于采用哪種方法，需要輸入哪些值，請(qǐng)參閱決定湍流參數(shù)一節(jié)。湍流模型的相關(guān)介紹請(qǐng)參閱湍流模型一節(jié)。 l 如果你是用有限速度模型來(lái)模擬組分輸運(yùn)，你需要在組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)框中設(shè)定回流組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。詳情請(qǐng)參閱組分邊界條件的設(shè)定。 l 如果你是使用PDF或者混合分?jǐn)?shù)模型來(lái)模擬燃燒，你需要設(shè)定

64、回流混合分?jǐn)?shù)以及變化值，詳情請(qǐng)參閱定義邊界條件一節(jié)的第三步。 l 如果使用預(yù)混合燃燒模型，你需要設(shè)定回流發(fā)展變量。詳情請(qǐng)參閱發(fā)展變量邊界條件的設(shè)定。 l 如果你在模擬多相流動(dòng)，你需要在體積分?jǐn)?shù)框中設(shè)定二級(jí)相的回流體積分?jǐn)?shù)。詳情請(qǐng)參閱VOF模型、Cavitation模型以及ASM模型邊界條件的設(shè)定。 l 如果產(chǎn)生回流，你所指定的Gauge壓力將作為總壓使用，所以你不必明確的指定回流壓力值。這一算例中，流動(dòng)方向垂直于邊界。 如果鄰近壓力出口的單元區(qū)域是移動(dòng)的（也就是說(shuō)，如果你使用旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系、多重參考坐標(biāo)系、混合平面或者滑移網(wǎng)格）而且你是用分離解算器，那么速度對(duì)總壓的動(dòng)態(tài)貢獻(xiàn)（參閱定

65、義總壓和總溫一節(jié)中的方程1）將是絕對(duì)或者相對(duì)于單元區(qū)域的運(yùn)動(dòng)，這取決于解面板中的絕對(duì)速度公式是否被激活。對(duì)于耦合解算器，定義總壓和總溫一節(jié)中方程1的速度（或者定義總壓和總溫一節(jié)中的方程3的馬赫數(shù)）通常是在絕對(duì)坐標(biāo)系中。 即使在收斂解中沒(méi)有回流，你也應(yīng)該設(shè)定比較現(xiàn)實(shí)的值來(lái)最小化收斂的困難，這是因?yàn)榛亓髟谟?jì)算過(guò)程中確實(shí)出現(xiàn)了。 定義輻射參數(shù) 如果你打算使用P-1輻射模型、DTRM或者DO模型，你就需要設(shè)定內(nèi)部發(fā)散率以及（可選）黑體溫度。詳情請(qǐng)參閱設(shè)定邊界條件一節(jié)(Rosseland不需要任何邊界條件的輸入)。 定義離散相邊界條件 如果你是在模擬粒子的離散相，你就可以在速度

66、入口設(shè)定粒子軌道詳情請(qǐng)參閱離散向模型的邊界設(shè)定。 壓力出口邊界的默認(rèn)設(shè)定 Default settings (in SI) for pressure outlet boundary conditions are as follows: Gauge Pressure 0 Backflow Total Temperature 300 Backflow Turb. Kinetic Energy 1 Backflow Turb. Dissipation Rate 1 壓力出口邊界的計(jì)算程序 在壓力出口，F(xiàn)LUENT使用出口平面p_s處的流體靜壓作為邊界條件的壓力，其它所有的條件從區(qū)域內(nèi)部推導(dǎo)出來(lái)。 壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件 FLUENT中使用的壓力遠(yuǎn)場(chǎng)條件用于模擬無(wú)窮遠(yuǎn)處的自由流條件，其中自由流馬赫數(shù)和靜態(tài)條件被指定了。壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件通常被稱為典型邊界條件，這是因?yàn)樗褂玫湫偷男畔ⅲɡ杪蛔兞浚﹣?lái)確定邊界處的流動(dòng)變量。 這一邊界條件只應(yīng)用于當(dāng)密度是用理想氣體定律計(jì)算出來(lái)的情況。不可以適用于其它情況要有效地近似無(wú)限遠(yuǎn)處的條件，你必須建這