《周期性边界条》word版

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1、2.3.4周期性流动与换热如果我们计算的流动或者热场有周期性重复，或者几何边界条件周期性重复，就形成了周期性流动。FLUENT可以模拟两类周期性流动问题。第一，无压降的周期性平板问题（循环边界）；第二，有压降的周期性边界导致的完全发展或周期性流向流动问题（周期性边界）。流向周期性流动模拟的条件：1，流动是不可压的2，几何形状必须是周期性平移3，如果用coupledsolver求解，则只能给定压力阶跃；如果是Segregatedsolver，可以给定质量流率或者压力阶跃。4，周期性流动中不能考虑进口和出口有质量差，也不考虑过程中的额外源项或者稀疏相源项。5，只能计算进口

2、出口没有质量流率变化的组分问题。但不能考虑化学反应。6，不能计算稀疏相或者多相流动问题。如果在这过程中计算有换热问题，则还必须满足以下条件：1，必须用segregatedsolver求解2，热边界条件必须是给定热流率或者给定壁面温度。对于一个具体的问题，热边界条件只能选择一个，而不能是多热边界条件问题。对于给定温度热边界条件，所有壁面的温度必须相同（不能有变化）。对于给定热流率边界条件，不同壁可以用不同值或曲线来模拟。3，对于有固体区域的问题，固体区域不能跨越周期性平板。4，热力学和输运特性（热容，热导系数，粘性系数，密度等）不能是温度的函数（所以不能模拟有化学反应流

3、动问题）。但输运特性（有效导热系数，有效粘性系数）可以随空间有周期性变化，因此可以对有周期性湍流输运特性不同的流动问题有模拟能力。2.3.5计算流向周期性流动问题的步骤：通常，可以先计算周期性流动到收敛，这时候不考虑温度场。下一步，冻结速度场而计算温度场。步骤如下：1，建立周期性边界条件网格2，输入热力学和分子输运特性参数3，指定周期性压力梯度或者确定通过周期性边界的质量流量4，计算周期性流动场。求解连续，动量（湍流量）方程。5，指定热边界条件（等温或者给定热流密度）6，给定进口体平均温度7，求解能量方程（其它方程不求解，只求解能量方程），得到周期性温度场。2.3.5

4、.1流向周期性流动理论周期性速度定义对于位置矢量，周期性速度定义为：2－172－182－19其中，是计算区域内周期性长度矢量。2.3.5.2周期性流向周期压力上面方程中压力不是周期性的，而压力降是周期性的。即：2－20如果选择coupledsolver，压降是常数；但对Segregatedsolver方法求解，计算区域内的压力梯度可以分解为两部分：梯度的周期性分量，，梯度的线性变化量，。即：2－21周期性压力（）是但压力减去线性变化压力得到的值。压力的线性变化分量是导致一个力作用于流体的动量方程。由于并不能事先知道，只有通过在给定区域积分求出的流量与给定的的质量流量一

5、致，才能确定。在压力修正的SIMPLE,SIMPLEC和PISO运算法则中都出现，根据计算得到的质量流量与实际流量之差得到。2.3.5.3用Segregaedsolver求解流向周期性流动的用户设置要计算给定质量流量或压降的空间周期性流动问题，首先要建立计算网格。网格要求有平移周期性边界条件。在define-periodicconditions面板上第一如下参数：1，决定是给定质量流量还是压力梯度。（Specifymassflow,SpecifypressureGradient）2，给出质量流量或压力梯度。如果你选择了给定质量流量，你也可以给出压力梯度（假定值），但不

6、是必须的。如果给定值合理，可以加速流动场收敛速度。对计算结果也没有影响。对于轴对称问题，质量流量是2弧度的质量流量。3，通过定义流向的X，Y，Z点来（或者二维时候的X，Y）定义流动方向。流动方向是从初始点到指定点的方向上，该方向必须和周期性平移边界平行。4，如果确定了质量流量，FLUENT需要计算出压力梯度。可以通过改变RelaxationFactor和NumberofIterations（压力修正方程迭代次数）或者给出估计的用以控制计算过程，这些都在define-periodictyconditions面板上做。用Coupledsolver方法求解周期性流动场网格处

7、理和前面类似，参数设置方面，需要：1，define-boundarycondition2，给定周期性压降2.3.6对周期性流动问题计算过程的监视如果是给定质量流量问题，可以在计算过程中观察压力降（StatisticMonitorspanel）2.3.7给定温度边界条件下的周期性传热计算要计算周期性流动中的传热问题，必须选用Segregatedsolver方法。对于给定壁面温度条件，现在我们假设壁面温度是常数，则温度为：[L119]2－22进口体温定义为：，积分在周期性边界的进口上（A），这里的在计算区域的L长度上满足周期性变化条件。2.3.8壁面温度