fluent边界条件(一) 下载本文

Figure 2: 热条件被指定在薄壁面的外侧

在热生成速度框中指定壁面内部热生成速度。这一选项是非常有用的,比方说,模拟已知电能分布的印刷电路板。

如果壁面区域的每一边是流体或者固体区域。当你具有这类壁面区域的网格读入到FLUENT,一个阴影区域会自动产生,以便于壁面的每一边都是清楚的壁面区域。在壁面区域面板中,阴影区域的名字将在阴影表面区域框中显示出来。你可以选择在每一个区域指定不同的热条件或者将两个区域耦合:

? 要耦合壁面的两个边,在热条件选项中选择耦合选项(只有壁面是双边时这一选项才会

出现在壁面面板中)。不需要输入任何附加的热边界信息,因为解算器会直接从相邻单元的解中计算出热传导。然而你可以指定材料类型、壁面厚度以及热生成速度来计算壁面热阻,详情请参阅壁面处热边界条件的定义一节。注意,你所设定的壁面每一边的阻抗参数会自动分配给它的阴影壁面区域。指定壁面内的热生成速度是很有用的,比如,模拟已知电能分布但是不知道热流量或者壁面温度的印刷电路板。 ? 要解耦壁面的两个边,并为每一个边指定不同的热条件,在热条件类型中选择温度或者

热流作为热条件类型(对于双边壁面,不应用对流和热辐射)。壁面和它的阴影之间的关系会被保留,以便于你在以后可以再次耦合它们。你需要设定所选的热条件的相关参数,前面对这方面的内容已经叙述过了不再重复。两个非耦合壁面具有不同的厚度,并且相互之间有效地绝缘。如果对于非耦合壁面指定非零厚度的壁面,你所设定的热边界条件就会在两个薄壁的外边的那个边指定,如图3所示,其中T_b1和T_b2分别是两个壁面的温度或者热流量。k_w1和k_w2时耦合薄壁面的热传导率。注意图3中两个壁面之间的缺口并不是模型的一部分,它只是在图形中用来表明每一个非耦合壁面的热边界条件在哪里应用。

Figure 3: 热条件在非耦合薄壁的外边指定

对移动壁面定义速度条件

如果你希望在计算中包括壁面的切向运动,你就需要定义平动或者转动速度。壁面速度条件在壁面面板的运动部分输入,在这里你可以激活面板底部的移动壁面选项来显示和编辑,此时壁面面板会扩大显示为下图:

Figure 1: 移动壁面的壁面面板

如果邻近壁面的单元区域是移动的,(比如你使用移动参考系或者滑动网格)你可以激活相对邻近单元区域选项来选择指定的相对移动区域的移动速度。如果指定相对速度,那么相对速度为零意味着在相对坐标系中壁面是静止的,因此在绝对坐标系中以相对于邻近单元的速度运行。如果选择绝对速度(激活绝对选项),速度为零就意味着避免在绝对坐标系中是静止的,而且以相对于邻近单元的速度以动,但是在相对坐标系中方向相反。

如果你使用一个或多个移动参考系、滑动网格或者混合平面,并且你希望壁面固定在移动参考系上。推荐你指定相对速度(默认)而不是绝对速度。然后,如果你修改邻近单元区域的速度,就像你指定绝对速度一样,你就不需要对壁面速度做任何改变。

注意:如果邻近单元不是移动的那么它和相对选项是等同的。

对于包括线性,壁面边界是平动的问题(如以移动带作为壁面的矩形导管),你可以激活平动选项,并指定壁面速度和方向(X,Y,Z矢量)。作为默认值,通过指定平动速度为零,壁面移动是未被激活的。

对于包括转动壁面运动的问题,你可以激活转动选项,并对指定的旋转轴定义旋转速度。要定义轴,请设定旋转轴方向和和旋转轴原点。这一轴和邻近单元区域所使用的旋转轴是无

关的,而且和其它的壁面旋转轴无关。对于三维问题旋转轴是通过指定坐标原点的矢量,它平行于在旋转轴方向框中指定的从(0,0,0)到(X,Y,Z)的矢量。对于二维问题,你只需要指定旋转轴起点,旋转轴是通过指定点的z向矢量。对于二维轴对称问题,你不必定义旋转轴:通常是绕x轴旋转,起点为(0,0)。

需要注意的是,只有在壁面限制表面的旋转时,模拟切向旋转运动才是正确的(比如圆环或者圆柱)。还要注意只有对静止参考系内的壁面才能指定旋转运动。

如定义壁面处热边界条件所讨论的,当你读入具有双边壁面的网格时(它在流/固区域形成界面),会自动形成阴影区域来区分壁面区域的每一边。对于双边壁面,壁面和阴影区域可能指定不同的运动,而不管它们耦合与否。然而需要注意的是,你不能指定邻近固体区域的壁面(或阴影)的运动。

模拟滑移壁面

作为默认,无粘流动的壁面是非滑移条件,但是在FLUENT中,你可以指定零或非零剪切来模拟滑移壁面。要指定剪切,在壁面面板中选择指定剪切应力项(见下图),然后你可以在剪切应力项中输入剪切的x, y, 和z分量指定剪切应力选项不是用壁面函数。

Figure 1: 滑移壁面的壁面面板

在湍流壁面限制的流动中模拟壁面粗糙度的影响