Fluent 第7章 边界条件2011
FLUENT系列资料：7
多相流算例多相流模拟介绍在自然界和工程问题中会遇到大量的多相流动。
物质一般具有气态、液态和固态三相，但是多相流系统中相的概念具有更为广泛的意义。
在多项流动中，所谓的“相”可以定义为具有相同类别的物质，该类物质在所处的流动中具有特定的惯性响应并与流场相互作用。
多相流动模式根据多相流系统中相的概念，按照下面的原则对多相流分成如下几类：∙气-液或者液-液两相流：o气泡流动：连续流体中的气泡或者液泡。
o液滴流动：连续气体中的离散流体液滴。
o活塞流动: 在连续流体中的大的气泡o分层自由面流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。
∙气-固两相流：o充满粒子的流动：连续气体流动中有离散的固体粒子。
o气动输运：流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。
最典型的模式有沙子的流动，泥浆流，填充床，以及各向同性流。
o流化床：由一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器导入筒内。
从床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。
改变气体的流量，就会有气泡不断的出现并穿过整个容器，从而使得颗粒在床内得到充分混合。
∙液-固两相流o泥浆流：流体中的颗粒输运。
液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗粒的流动。
在泥浆流中，Stokes数通常小于1。
当Stokes数大于1时，流动成为流化（fluidization）了的液-固流动。
o水力运输: 在连续流体中密布着固体颗粒o沉降运动: 在有一定高度的成有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物质。
随后，流体将会分层，在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤积层，在顶部出现了澄清层，里面没有颗粒物质，在中间则是沉降层，那里的粒子仍然在沉降。
在澄清层和沉降层中间，是一个清晰可辨的交界面。
∙三相流(上面各种情况的组合)多相系统的例子各流动模式对应的例子如下：∙气泡流例子：抽吸，通风，空气泵，气穴，蒸发，浮选，洗刷∙液滴流例子：抽吸，喷雾，燃烧室，低温泵，干燥机，蒸发，气冷，刷洗∙活塞流例子：管道或容器内有大尺度气泡的流动∙分层自由面流动例子：分离器中的晃动，核反应装置中的沸腾和冷凝∙粒子负载流动例子：旋风分离器，空气分类器，洗尘器，环境尘埃流动∙风力输运例子：水泥、谷粒和金属粉末的输运∙流化床例子：流化床反应器，循环流化床∙泥浆流例子：泥浆输运，矿物处理∙水力输运例子：矿物处理，生物医学及物理化学中的流体系统∙沉降例子：矿物处理多相建模方法计算流体力学的进展为深入了解多相流动提供了基础。
fluent边界条件设置教程
l 0.07L
其中 L 为管道的相关尺寸。因子 0.07 是基于完全发展湍流流动混合长度的最大值的，对于 非圆形截面的管道，你可以用水力学直径取代 L。
如果湍流的产生是由于管道中的障碍物等特征，你最好用该特征长度作为湍流长度 L 而不是用管道尺寸。
使用流动边界条件 下面对流动边界条件的使用作一概述 对于流动的出入口，FLUENT 提供了十种边界单元类型：速度入口、压力入口、质量 入口、压力出口、压力远场、质量出口，进风口，进气扇，出风口以及排气扇。 下面是 FLUENT 中的进出口边界条件选项： 速度入口边界条件用于定义流动入口边界的速度和标量 压力入口边界条件用来定义流动入口边界的总压和其它标量。 质量流动入口边界条件用于可压流规定入口的质量流速。在不可压流中不必指定入口的 质量流，因为当密度是常数时，速度入口边界条件就确定了质量流条件。 压力出口边界条件用于定义流动出口的静压（在回流中还包括其它的标量）。当出现回 流时，使用压力出口边界条件来代替质量出口条件常常有更好的收敛速度。 压力远场条件用于模拟无穷远处的自由可压流动，该流动的自由流马赫数以及静态条件 已经指定了。这一边界类型只用于可压流。 质量出口边界条件用于在解决流动问题之前，所模拟的流动出口的流速和压力的详细情 况还未知的情况。在流动出口是完全发展的时候这一条件是适合的，这是因为质量出口 边界条件假定出了压力之外的所有流动变量正法向梯度为零。对于可压流计算，这一条 件是不适合的。 进风口边界条件用于模拟具有指定的损失系数，流动方向以及周围（入口）环境总压和 总温的进风口。 进气扇边界条件用于模拟外部进气扇，它具有指定的压力跳跃，流动方向以及周围（进 口）总压和总温。 通风口边界条件用于模拟通风口，它具有指定的损失系数以及周围环境（排放处）的静 压和静温。 排气扇边界条件用于模拟外部排气扇，它具有指定的压力跳跃以及周围环境（排放处） 的静压。
Fluent 第7章 边界条件 ppt课件
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流场的入口和出口
对计算区域的流场入口和出口可以选择设置多 种边界条件。
一下列出流场入口和出口可以使用的边界条件：
常用边界条件
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
4
边界条件
边界条件的作用 设置边界条件
流场的入口和出口 壁面、重复周期边界条件 内部单元区域 内部单元边界
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边界条件的作用
out
边界条件
边界条件指引并限制流体运动。
边界条件是数学模型中必需的部分。
选择边界对应的几何体
默认值：面
选择边界的类型.
鼠标直接选取.
对定义好的边界可以再 操作 更改、删除.
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边界条件的定义——Specify Type
选择边界对应的几何体
默认值：体
选择边界的类型.
鼠标直接选取.
对定义好的边界可以再 操作
更改、删除.
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边界条件的具体内容和计算中采用的物理模型、 边界条件的类型密切相关.
必须仔细确定边界条件的参数
直接影响了求解过程所得到的结果.
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精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
指定进入计算区域的通量：
质量 动量 能量
湍流中的K.E. 湍流中的耗散率 组分质量分数
FLUENT软件中边界条件
FLUENT中各种边界条件的适用范围速度入口边界条件：用于定义流动入口边界的速度和标量。
压力入口边界条件：用来定义流动入口边界的总压和其它标量。
质量流动入口边界条件：用于已知入口质量流速的可压缩流动。
在不可压缩流动中不必指定入口的质量流，因为当密度是常数时，速度入口边界条件就确定了质量流条件。
压力出口边界条件：用于定义流动出口的静压（在回流中还包括其它的标量）。
当出现回流时，使用压力出口边界条件来代替质量出口条件常常有更好的收敛速度。
压力远场边界条件：用于模拟无穷远处的自由可压缩流动，该流动的自由流马赫数以及静态条件已知。
这一边界类型只用于可压缩流。
质量出口边界条件：用于在解决流动问题之前，所模拟的流动出口的流速和压力的详细情况还未知的情况。
在流动出口是完全发展的时候这一条件是适合的，这是因为质量出口边界条件假定出了压力之外的所有流动变量正法向梯度为零。
不适合于可压缩流动。
进风口边界条件：用于模拟具有指定的损失系数、流动方向以及周围（入口）环境总压和总温的进风口。
进气扇边界条件：用于模拟外部进气扇，它具有指定的压力跳跃、流动方向以及周围（进口）总压和总温。
通风口边界条件：用于模拟通风口，它具有指定的损失系数以及周围环境（排放处）的静压和静温。
排气扇边界条件：用于模拟外部排气扇，它具有指定的压力跳跃以及周围环境（排放处）的静压。
速度入口边界条件速度入口边界条件用于定义流动速度以及流动入口的流动属性相关标量。
这一边界条件适用于不可压缩流，如果用于可压缩流它会导致非物理结果，这是因为它允许驻点条件浮动。
应该注意不要让速度入口靠近固体妨碍物，因为这会导致流动入口驻点属性具有太高的非一致性。
压力入口边界条件压力入口边界条件用于定义流动入口的压力以及其它标量属性。
它即可以适用于可压缩流，也可以用于不可压缩流。
压力入口边界条件可用于压力已知但是流动速度和/或速率未知的情况。
这一情况可用于很多实际问题，比如浮力驱动的流动。
fluent边界条件
定义边界条件概述
边界条件包括流动变量和热变量在边界处的值。它是FLUENT分析得很关键的一部分，设定边
界条件必须小心谨慎。
边界条件的分类：进出口边界条件：压力、速度、质量进口、进风口、进气扇、压力出口、
压力远场边界条件、质量出口、通风口、排气扇；壁面、repeating, and pole boundaries
。)
下面一节将详细介绍上面所叙述边界条件，并详细介绍了它们的设定方法以及设定的具体合
适条件。周期性边界条件在本章中介绍，模拟完全发展的周期性流动将在周期性流动和热传
导一章中介绍。
使用边界条件面板
边界条件(Figure 1)对于特定边界允许你改变边界条件区域类型，并且打开其他的面板以设
件的两个或更多区域请参阅合并区域一节。
设定每一特定区域的边界条件，请遵循下面的步骤：
1.在边界条件区域的下拉列表中选择区域。2. 点击Set...按钮。或者，1.在区域下
拉列表中选择区域。
2.在类型列表中点击所要选择的类型。或者在区域列表中双击所需区域.，选择边界条件区
下述步骤做：
1.用网格显示面板显示网格。2.用鼠标指针（默认是鼠标右键--参阅控制鼠标键函数以改变
鼠标键的功能）在图形窗口中点击边界区域。在图形显示中选择的区域将会自动被选入在边
界条件面板中的区域列表中，它的名字和编号也会自动在控制窗口中显示
改变边界条件名字
每一边界的名字是它的类型加标号数（比如pressure-inlet-7）。在某些情况下你可能想要
对边界区域分配更多的描述名。如果你有两个压力入口区域，比方说，你可能想重名名它们
为small-inlet和large-inlet。(改变边界的名字不会改变相应的类型)
fluent边界条件
边界条件定义边界条件概述边界条件包括流动变量和热变量在边界处的值。
它是FLUENT分析得很关键的一部分，设定边界条件必须小心谨慎。
边界条件的分类：进出口边界条件：压力、速度、质量进口、进风口、进气扇、压力出口、压力远场边界条件、质量出口、通风口、排气扇；壁面、repeating, and pole boundaries:壁面，对称，周期，轴；内部单元区域：流体、固体(多孔是一种流动区域类型) ；内部表面边界：风扇、散热器、多孔跳跃、壁面、内部。
(内部表面边界条件定义在单元表面，这意味着它们没有有限厚度，并提供了流场性质的每一步的变化。
这些边界条件用来补充描述排气扇、细孔薄膜以及散热器的物理模型。
内部表面区域的内部类型不需要你输入任何东西。
)下面一节将详细介绍上面所叙述边界条件，并详细介绍了它们的设定方法以及设定的具体合适条件。
周期性边界条件在本章中介绍，模拟完全发展的周期性流动将在周期性流动和热传导一章中介绍。
使用边界条件面板边界条件(Figure 1)对于特定边界允许你改变边界条件区域类型，并且打开其他的面板以设定每一区域的边界条件参数菜单：Define/Boundary Conditions...Figure 1: 边界条件面板改变边界区域类型设定任何边界条件之前，必须检查所有边界区域的区域类型，如有必要就作适当的修改。
比方说：如果你的网格是压力入口，但是你想要使用速度入口，你就要把压力入口改为速度入口之后再设定。
改变类型的步骤如下：:1.在区域下拉列表中选定所要修改的区域2.在类型列表中选择正确的区域类型3.当问题提示菜单出现时，点击确认确认改变之后，区域类型将会改变，名字也将自动改变 (如果初始名字时缺省的请参阅边界条件区域名字一节),设定区域边界条件的面板也将自动打开。
！注意：这个方法不能用于改变周期性类型，因为该边界类型已经存在了附加限制。
创建边界条件一节解释了如何创建和分开周期性区域。
fluent中的边界条件
fluent中的边界条件在Fluent中，边界条件是用来定义问题的边界和限制条件，以便进行数值模拟和求解。
边界条件对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。
下面我将从多个角度来回答关于Fluent中边界条件的问题。
1. 类型，Fluent提供了多种类型的边界条件，以适应不同的模拟需求。
常见的边界条件包括，速度入口边界条件、压力出口边界条件、壁面边界条件、对称边界条件等。
每种边界条件都有特定的物理意义和数学表达方式。
2. 物理意义，边界条件反映了流体在模拟过程中与模拟区域边界的相互作用。
例如，速度入口边界条件用于指定流体从哪个方向进入模拟区域，压力出口边界条件用于指定流体从模拟区域中的哪个位置流出。
壁面边界条件用于模拟流体与实际物体表面的相互作用。
3. 数学表达，每种边界条件在Fluent中都有相应的数学表达方式。
例如，速度入口边界条件可以通过指定流体的速度分量来定义，压力出口边界条件可以通过指定出口处的压力值来定义。
壁面边界条件可以通过指定表面的摩擦系数或温度来定义。
4. 设置方法，在Fluent中，设置边界条件可以通过图形界面或者命令行界面来完成。
在图形界面中，用户可以通过选择相应的边界条件类型，并输入相应的参数值来设置边界条件。
在命令行界面中，用户可以使用相应的命令来设置边界条件。
5. 边界条件的影响，边界条件的设置对模拟结果有着重要的影响。
合理选择和设置边界条件可以保证模拟结果的准确性和可靠性。
不恰当的边界条件设置可能导致模拟结果的偏差或不收敛。
总结起来，Fluent中的边界条件是用来定义问题边界和限制条件的重要参数。
合理选择和设置边界条件对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。
在设置边界条件时，需要考虑物理意义、数学表达和设置方法等因素，并根据具体模拟需求进行选择和调整。
fluent边界条件 算法
fluent边界条件算法
摘要：
1.FLUENT简介及应用领域
2.FLUENT边界条件设置方法
3.具体案例：扇形区域边界条件设置
4.总结：FLUENT边界条件的重要性
正文：
FLUENT是一款知名的流体动力学仿真软件，凭借其先进的求解方法和多重网格加速收敛技术，FLUENT 在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。
在FLUENT中，边界条件设置是解决问题的重要环节。
边界条件主要包括速度、压力、温度等物理量的边界条件。
设置合适的速度边界条件可以模拟入口和出口的流动情况，而压力边界条件则可以模拟压力驱动的问题。
温度边界条件则用于模拟热传导问题。
以扇形区域为例，我们可以这样设置边界条件：首先，在网格划分时定义好扇形区域的角度和半径。
然后在FLUENT中的boundary设置界面，根据所需条件进行设置。
例如，可以设置入口速度、出口压力、壁面摩擦系数等。
此外，还可以根据问题需要，设置对称边界条件，以简化计算域和提高计算效率。
在实际应用中，正确设置边界条件是解决问题的关键。
如果边界条件设置
不当，可能导致计算不收敛或结果不准确。
因此，在设置边界条件时，要充分考虑问题的实际情况和物理规律，以确保计算结果的可靠性。
总之，FLUENT边界条件设置在流体动力学仿真中具有重要作用。
通过合理设置边界条件，可以有效解决实际问题，提高计算精度和可靠性。
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基本流程
Solver Gambit Boundary Type Fluid Type Select Boundary Fluent Set Parameters
边界条件的定义——Solver
选择求解器
正对求解器选择不同的
边界条件定义器
边界条件的定义——Specify Type
选择边界对应的几何体 默认值：面 选择边界的类型. 鼠标直接选取. 对定义好的边界可以再
内部面只与流体区域有个而与固体区域无关。
边界的种类
axis exhaust-fan inlet-vent intake-fan interface mass-flow-inlet outflow outlet-vent pressure-fat-field pressure-inlet pressure-outlet symmetry velocity-inlet wall
适用于 compressible 和 incompressible
flows 在超音速条件下，忽略所给定的压 力值.
可以被用来模拟自由流.
Outflow
不需指定任何速度和压力信息. 由内部区域来传递信息. 边界上保持流量平衡. 在Outflow面上所有参数梯度为零 近似于充分发展流 适用于 incompressible flows. 不能和 Pressure Inlet合用; 入口只能是 velocity inlet. 不能用来模拟密度随时间变化的问题. 当存在回流时，很难收敛 不能模拟最终结果存在回流的物理问题.
可压流：
设置操作压力（ Operating Pressure）
对可压流： 将设置操作压力（ Operating Pressure）设为0。 将表压作为绝对压力处理。 对不可压流，密度为常值时，操作压力
（ Operating Pressure）不起作用。 对不可压流，使用理想气体定律计算密度：
重新定义边界条件
一般边界条件在预处理软件中定义.
可以在Fluent中更改: Define Boundary Conditions... 选择要更改的几何体
从Type中选择新的类型.
给定边界条件参数
在 BC panels中直接赋值. 给选定的边界设定:
从Zone菜单中选择边界. 点击Set按钮
操作
更改、删除.
边界条件的定义——Specify Type
选择边界对应的几何体 默认值：体 选择边界的类型. 鼠标直接选取. 对定义好的边界可以再
操作
更改、删除.
边界条件的定义——Define
在Fluent中定义边界条件的具体值 各种边界条件的参数 可以重新定义边界类型
Components Magnitude and Direction
默认值为均匀流动 适用于 incompressible flows. Static pressure 相应分布. Total pressure 同样 用于 compressible flows 将有可能导致非物理解. 速度设定为负值时，可以用来表示出口. 但是必须要保证流量平衡.
其它的边界条件
Pressure Far Field 模拟 ideal gas law下的流动. 通常给定 free-stream Mach number 和静态参数 .
确定湍流参数
在入口（ inlet ）、出口（outlet)、外场(far-fi轴边界 排气扇面 排气口 入口扇面 界面 质量入口 流出 出口 压力远场 压力入口 压力出口 对称 速度入口 壁面
基本的边界类型
外部面
一般: Pressure inlet, Pressure outlet 不可压: Velocity inlet, Outflow 可压: Mass flow inlet, Pressure far-field 特殊: Inlet vent, outlet vent, intake fan, exhaust
Wall Boundaries
速度：无滑移 切向速度和固壁面速度相等. 法向速度为零 可以定义壁面剪切力. 热边界: 几种不同的条件 包括定义壁面厚度. 定义运动的壁面.
Symmetry and Axis Boundaries
Symmetry Boundary 简化计算量. 不需任何参数. 计算域和几何形状必须对称:
湍流动能 k
湍流耗散率
FLUENT中有四种方法指定湍流参数： 显示给出 k、 给出湍流强度和长度尺度 给出湍流强度和粘性比 给出流体强度和水利直径 湍流强度和长度尺度取决于上游流场情况，例如： 涡轮的排气 Intensity = 20 % Length scale = 1 - 10 % of blade span 充分发展的管流 Intensity = 5 % Length scale = 水利直径
Radiator, Walls
边界条件定义
速度入口 压力入口 质量流动入口
流动入口边界的速度和标量。 流动入口边界的总压和其它标量。 可压流规定入口的质量流速。
在不可压流中不必指定入口的质量流，因为当密度是常 数时，速度入口边界条件就确定了质量流条件。
压力出口
流动出口的静压（在回流中还包括 其它的标量）。
常用边界条件
Pressure inlet Pressure outlet Velocity inlet Outflow
不可压流
可压流
Mass flow inlet
Pressure far-field
Velocity Inlet
定义类型:
Magnitude, Normal to Boundary
Conditions
同时适用 compressible 和 incompressible flows. Fluent 计算时采用 static pressure and velocity 通过压力面的通量由内部条件和流动方向决定.
Mass Flow Inlet
参数确定:
(a) Mass Flow Rate or (b) Mass Flux
压力预处理
绝对压力是相对于真空而言的。 绝对压力可以用操作压力和表压来 表示。
pabsolute p gauge poperating
pressure level gauge pressure operating pressure
operating pressure
静压是热力学压力。 用绝对压力和表压的形式表示。
(a) 给定恒定的流量 (b) 利用 profiles/UDF定义 Static Gauge Pressure 超音速有效 该边界初始化有效. Total Temperature 对于不可压流动为静温. Inlet Flow Direction
一般用于 compressible; 也可用于 incompressible flows.
absolute pressure
边界条件要求用表压形式输入。
vacuum
压力公式
总压（滞止压力）用下面公式定义： ptotal = pstatic + 1/2 v2
1/2 v2为动压。
由理想气体定律密度由下面公式计算： 不可压流：
poperating RT
pabsolute RT
边界条件的设定
边界条件——Why and What
为了获得物理问题（各种微分方程）的唯一解，
必须对计算域边界设定各种参数值.
如各种通量（热通量、质量通量）、运动状况等.
边界条件内容: 定义边界条件的位置信息 (如进口、固体壁面、对称位 置面) 确定边界上的各种参数信息
边界条件的具体内容和计算中采用的物理模型、
Static Gauge Pressure
超音速流动时静压; 亚音速时忽略 从该边界初始化时有用
Compressible flows:
Inlet Flow Direction
k 1 2 k /( k 1) ptotal ,abs pstatic,abs (1 M ) Total Temperature 2 对于不可压流作为静温. k 1 2 Ttotal Tstatic (1 M ) 2
Total pressure 由输入变量求得.
和 pressure inlet相比.收敛性差
Pressure Outlet
给定 static gauge pressure 作为出口处的环境压力. 可以定义径向的压力分布.
Backflow 收敛过程出现 最终结果如此. 方向是垂直于边界.
当出现回流时，使用压力出口边界条件来代替质量出 口 条件常常有更好的收敛速度。
边界条件定义
压力远场
质量出口
模拟无穷远处的自由可压流动，该流 动的自由流马赫数以及静态条件已经 指定了。这一边界类型只用于可压 流。 假定除了压力之外的所有流动变量正法 向梯度为零。模拟的流动出口的流速和 压力未知。适合于出口完全发展。不适 合于可压流计算。
边界条件的类型密切相关. 必须仔细确定边界条件的参数
直接影响了求解过程和所得到的结果.
边界条件
边界条件的作用
设置边界条件 流场的入口和出口 壁面、重复周期边界条件 内部单元区域 内部单元边界
边界条件的作用
out
边界条件 边界条件指引并限制流体运动。 边界条件是数学模型中必需的部分。