关于FLUENT模拟计算的几点见解.pdf

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1、关于FLUENT模拟计算的几点见解（交流学习，仅供参考）前言对于很多初学者而已，FLUENT软件的几个概念以及常用边界条件的设定非常容易混淆。比如：软件里面有静压（staticpressure）、动压（dynamicpressure）、表压（gaugepressure）、总压（totalpressure）、绝对压力（absolutepressure）以及参考压力亦即操作压力（operatingpressure）；常用的边界条件有速度入口（velocityinlet）、压力入口（pressureinlet）、自由流出口（outflow）、压力出口（pre

2、ssureoutlet）。以下的论述都是把专业的术语通俗化，要想写论文或者报告的话，还是需要用专业术语来解释（可以查看官方帮助文档），这里仅仅用通俗的描述，便于初学者的理解。正文首先关于压力，前面所述的几个压力的意义以及相互之间的关系为：静压是我们实际仪表测量的压力对象，我们经常讨论的压力就是静压；动压不是一个真实的压力，也不会去测12量它，它体现的是流体流动过程中产生的动力效果，用公式pv计算，可以看到d2动压与流体的密度以及流速相关，对于不可压流，动压与流速应该是完全对应的关系（分布趋势完全一样）。表压是FLUENT软件具有的特殊压力，也就是相

3、对压力等同于仪表测压的读数。软件计算所用的压力全部都是表压。绝对压力就是实际意义中得绝对压力，其值等于表压加上参考压力。总压等于静压与动压之和，也是一个相对压力（表压）。需要注意的是，绝对压力等于静压与参考压力之和，实际关心的压力也是仪表测量的压力，并不包括动压。只要记住，动压不是一个真实的压力即可。参考压力在大多数情况下都是大气压力，其值以及位置会影响压力的分布值，但是对压差没有影响，就是说从入口到出口的压力降不受参考压力影响，但是入口到出口具体压力值受影响。这样说可能有点模糊，在下面的计算实例中会详细讨论。其次，几个常用的边界条件。速度入口、压力入

4、口、压力出口很好理解，和实际的情况对应就是，实际已知什么就可以采用什么边界条件。自由流出口边界条件输入只有一个流出比重，代表流体从该出口流出去的占比，只有一个出口的话其值肯定就是1，因为所有流体只能通过这个出口流出。自由流出口的速度压力温度等物理量全部由软件计算得出。下面，以一个计算实例讨论一下这些概念，以便更好地理解。问题描述计算模型如图所示，二维轴对称模型模拟实际的圆管以节省计算资源，我们想模拟计算出管道里面的流场分布情况，工质为常温水。这里特别指出，坐标原点在入口左下角位置。四边形网格，壁面进行细化，网格如下情形1：已知入口的速度为1m/s，同时

5、入口的绝对压力为101325（一个大气压），如前所述，这里的压力特指静压，后面不再冗述，出口压力未知。在这种情形下，毋庸置疑可以选择速度入口和自由流出口边界条件。雷诺数约为200000，湍流流动，选择常用的k-epsilon湍流模型，湍流边界不做讨论，选用默认值。参考压力为101325，位置选用默认，先不做修改。计算结果：静压分布云图以及管道中心线压力分布如下，可以看出从入口到出口，压力逐渐降低，中间管道颈缩压力下降更多（常识不解释）。沿流动方向，压力下降，这是实际物理表现。再看看动压分布，动压在颈缩位置最高，前面已经说过，动压和速度的平方成正比关系。

6、速度分布如下，与前面的动压分布图对比可以看出，动压分布和速度分布是一致的。具体的数值关系也很好查，以入口为例，入口的平均动压为498.9758Pa，平均速度为已知的1m/s，流体密度998.2kg/m3，计算0.5*998.2*12=499.1Pa，这个值就是动压大小，数值计算的误差几乎忽略。检查动压、静压和总压的关系，同样以入口为例。读取入口的静压平均静压为3.7207675Pa，入口总压为502.69656Pa，入口平均动压前面已读取为498.9758Pa，三者关系为3.7207675+498.9758=502.6965675，即总压=静压+动压。

7、检查入口的绝对压力为101328.72Pa，前面设定参考压力为101325Pa，两者之间的数值关系为101328.72-101325=3.72Pa，FLUENT所有的压力默认为表压（gaugepressure），因此可以看出绝对压力=表压+参考压力。注意到，绝对压力并没有把动压计算在内，也就是我们前面所说的，动压不是真实的压力对象。现在问题来了，我把参考压力的位置放在了入口位置，这种情况下，读取出口的压力为-161.99072Pa。如果我把参考压力位置放在出口呢？重新进行计算，中心线静压的分布如下，可以看出压力的分布趋势与之前把参考压力放在入口时一模一

8、样，只是具体的数值发生变化。这是进出口的压力分别为167.35623Pa和1.6447444P