Fluent出入口边界条件设置及实例解析..pdfVIP

问：用了很长时间的fluent，但一直没有把压力出入口边界条件弄明白。请大

侠给予正确指...有的文档说亚声速流下initial是0或者不填，而有的出版物则把

total和initial设置成几乎想等的值，或者差值为大气压，很困惑！

比如说一个喷射（亚声速流）流场中，实际条件为喷嘴入口压力40MPa，

出口压力20MPa，即流场内围压20MPa，这时，压力入口边界条件的总压、初

始表压以及压力出口的表压分别应该设置多少？如果是超声速流，又有什么区别？

还有，operatingcondition下的operatingpressure是否设置成0或者大气压有什

么说法吗？A：有的出版物则把total和initial设置成几乎想等的值。

我使用时一般也是采用这样的方法，严格来讲是有公式来计算的。但是这个

值一般只是用于初始化，对结果影响不大，所以简单来讲就设置成和出口的一样。

这个值对流场的初始化有一定的影响，设置成0也不是不可以，但会增加迭代

步数。

对于喷射而言，建议lz将peratingcnditin下的operatingpressure设置为

0，即是绝对压力。

二

最近用Fluent模拟的时候一直使用压力出口边界，对其中出口温度、组

分浓度等值的设置不是很明白，就仔细看了下FluentUserGuide，对压力出口边界

描述如下：

Pressureoutletboundaryconditionsrequirethespecificationofastatic(gauge

pressureattheoutletboundaryAllotherflowquantitiesareextrapolatedfromthe

interior。因此，压力出口边界可以这样表述，即，给定出口压力，对流动中的其他

物量均有流场内部值差值得到。

那边界条件面板中设定的温度（等）值有什么用呢？

是出现回流时的回流值。

三

Fluent内部计算采用的都是相对压强。Define——OperatingConditions…

中，所示的OperatingPressure是操作压强。默认的操作压强为一个大气压

101325Pa.

下面叙述一下笔者对采用OperatingPressure原因的解。

计算低马赫数的流动中，流体流速相对声速较低，这样流过程中产生的

压力降或者说压力变化相对于流体的静压来讲是很小的。因为流动中有压力相对

变化和马赫数的平方一个数量级。笔者通常这样解压力变化的缘由：粘性

力、体积力、电磁力等有些力是无法避免的，这些力会改变流动流体的动量和能

量。流过程中，流体又遵循能量守恒和动量守恒。速度的变化还和当地的流

截面有关，因为流还要求质量守恒。速度和压力是不可分割的。压强的存时

刻使得能量和动量守恒。笔者认为压强的存是一种调配功能，它体现的是一个

因变量的作用，用以平衡各项，使得流遵守三大定律。但流同时是耦合的，压

强的作用当然不仅仅是这些。温度的改变、速度梯度的变化还直接影响密度、粘

性和粘性应力，这样所有的力都和速度产生了关联。力和能量是无法分割的，和

量更是有直接关系。再表前题，压力的相对变化和马赫数的平方成正比，当

Ma1时，

ΔP/P∝Ma²1,这样求解方程的时候如果所有节点的压力仍然采用P就会产

生相当大的舍入误差。因此Fluent特地OperatingConditions…面板设置了

OperatingPressure选项，如此内部的计算过程中，所有节点的压力将首先减去该

值（默认为101325Pa）然后进行计算。熟悉控制方程的读者都知道，压力所有

方程中都是以相对量或者变化量出现的，故此这样处并不是更改方程，而是方

程的两端都减去了一个常数值，使得所解的压力变化和方程中的压力值处一

个数量级，这样，迭代的过程中舍入误差将会大大减小。

当选用的计算流体为可压缩流体（idealgas等）时，会出现如下警示：

Warning:Velocityinletboundaryconditionsarenotappropriateforcompressible

flowprblems.Pleasechangethebund