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1、12.4.3可压缩流动的求解策略可压缩流动求解屮速度、密度、压力和能量的高度耦合以及可能存在的激波导致求解过程不稳定。有助于改善可压缩流动计算过程稳定性的方法有(仅适用于基于压力求解器)以接近于滞止条件的流动参数进行初始化(即，压力很小但不为零，压力和温度分别等于进口总压和总温)O在迭代过程的最初几十步不求解能量方程。设置能量方程的亚松驰因了等于1,压力的亚松驰因了0.4,动量的亚松驰因子0.3o求解过程稳定后再加入能量方程的求解,并将压力的亚松驰因子提高到0.7。设置合理的温度和压力限制值以避免求解过程发散。必要时，先以较低的进、出口边界压力比进
2、行求解，然后再逐步升高压力比直到预定工况。对于低Mach数流动，也可以先求解不可压缩流动，然后以所得到的解作为可压缩流动的迭代初值。某些情况下,也可以先求解无粘性流动作为迭代初值。2・5无粘性流动在高Re数流动中，惯性力相对于粘性力而言起支配作用，口J忽略粘性的影响。例如高速飞行器在空气动力学方案分析阶段可以采用无粘性流动计算初步确定外形，然后进行粘性计算，将流体粘性和湍流粘性对升力和阻力的影响计入。无粘性流动计算的另一个用途是给复杂的流动提供好的迭代初值。对于特别复杂的问题有吋这是唯一能使求解过程进行下去的方法。无粘性流动的计算求解Euler方程
3、。其中质量方程与粘性流动的相同：字+V・(q0)=S,“(2.34)ot其动量方程与粘性流动的相比，没冇粘性应力项V*F:v何)+V・(卩呵=—Vp+必+戸(2.35)ot粘性耗散项能量方程与粘性流动相比，没有导热项V•(keff7T)和粘性耗散项V.(^.V)：(2.36)£(")+「(0("+卫))=—V•任”j+式(2.34)~式(2.36)中符号的意义与粘性流动控制方程的相同见(2.1.1〜2.1.3节)。2.6多孔介质模型多孔介质(PorousMedia)模型可用丁•模拟许多问题，包括流过填充床、滤纸、多孔板、布流器、管排等的流动。多孔
4、介质模型在流体区上定义(见17.2.1节)。此外，一个被称为多孔阶跃面(porousjump)的多孔介质模型的一维简化可用于模拟已知速度一压降特性的薄膜。多孔阶跃面在界面区上定义。多孔阶跃面比多孔介质模型更健壮，收敛性更好•应ANSYSFLUENT参考手册12首选采用。2.6.1基于表观速度的多孔介质动量方程对于单-相介质和多相介质，多孔介质模型可以使用表观速度或物理速度形式的公式。基于表观速度的多孔介质模型根据多孔介质区中的体积流量率计算表观相速度或混合物速度。基于表观速度的多孔介质模型能够较好模拟多孔介质区内部的压力损失。但是在多孔介质区与非多
5、孔介质区的交界面处的表观速度与的速度是相同的,不能反映实际速度变化所引起的动量变化，对计算精度不利。多孔介质模型通过在动量方程中增加源项来模拟计算域中多孔性材料对流体的流动阻力。该源项由两部分组成即Darcy粘性阻力项和惯性损失项(i=x,y,z)(237)其中,D和C分别为粘性阻力和惯性损失系数矩阵。这个负的动量源项导致多孔介质单元屮的压力降。同时，在全部变量的输运方程和连续性方程屮，瞬态项变为也，其小Y为孔隙率。对于简单的均匀多孔介质，分别在系数矩阵D和C中对角线项代入1/a和G,而其它项为零，则冇：(2.38)St=一(乡H+C2*Q
6、u
7、h
8、)(z=x,y,z)其中a为渗透率Q为惯性阻力系数。也可以用速度大小的幕函数来模拟阻力：(i=x9y,z)(2.39)式中CO和Cl为经验系数，且CO的单位为SI制。采用幕函数时压力降为各向同性的。2.6.2Darcy粘性阻力项多孔介质屮流动为层流时,典型情况下压力降与速度成正比，即多孔介质模型简化为Darcy定律：(240)于是，在三个坐标方向上的压力降为(2.41)、Pi=Y—vyA/?/(i=x，”z)気5式屮1/aij为系数矩阵D的项为多孔介质在三个坐标方向上的厚度。2.6.3惯性损失项当速度比较高，或模拟多孔板和管排时，有时可忽略渗透项.
9、只保留惯性损失项，则多孔介质方程简化为(2.42)(2.43)Vp=C2IJIvl)(i=x,y,z)或写成三个坐标方向上的压力降：3](i=x,y9z)；=i2式屮,C2,ij为系数矩阵C中的项Ani为多孔介质在三个坐标方向上的厚度。2.6.4多孔介质中能量方程的处理My+Cr^-v)+5)(2.44)对多孔介质修正了扩散项和瞬态项的能量方程为导(炉/£>+(1-/)/?£)+V・(E(P/E/+p))=▽・其中Ef为流体总能；Es为多孔介质基体固体总能r为孔隙率；*八为流体焰的源项，keff为多孔介质的有效导热系数，采用流体导热系数(包括湍流有
10、效导热系数)kf与多孔介质中固体材料的导热系数ks的体积加权平均：keg=ykf+(1—y)衣(2,45)采用UDF口J以
