fluent-第7章--边界条件讲课教案
fluent外流场边界条件设置
fluent外流场边界条件设置Fluent外流场边界条件设置在计算流体力学领域，Fluent是一个广泛使用的计算流体动力学（CFD）软件包，用于模拟和分析流体流动和传热问题。
在Fluent 中，边界条件的设置对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。
本文将重点介绍Fluent中外流场边界条件的设置。
1. 壁面边界条件壁面是流体流动中最常见的边界之一，它可以是实际物体的表面，也可以是虚拟的边界。
在Fluent中，壁面边界条件的设置直接影响着流动的速度和温度分布。
常见的壁面边界条件有：- 固定温度壁面：假设壁面具有固定的温度，适用于需要考虑热传导的问题，如热交换器。
- 固定热流壁面：假设壁面具有固定的热流，适用于需要考虑热辐射的问题，如太阳能集热器。
- 固定速度壁面：假设壁面具有固定的流体速度，适用于需要考虑流体动力学的问题，如风洞实验。
2. 入口边界条件入口边界条件是指流体流动进入计算区域的位置。
在Fluent中，入口边界条件的设置对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。
常见的入口边界条件有：- 固定速度入口：假设流体从入口进入计算区域时具有固定的速度，适用于需要考虑流体动力学的问题，如风洞实验。
- 固定压力入口：假设流体从入口进入计算区域时具有固定的压力，适用于需要考虑压力变化的问题，如管道流动。
- 固定质量流入口：假设流体从入口进入计算区域时具有固定的质量流率，适用于需要考虑质量守恒的问题，如喷气发动机。
3. 出口边界条件出口边界条件是指流体流动离开计算区域的位置。
在Fluent中，出口边界条件的设置对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。
常见的出口边界条件有：- 压力出口：假设流体从出口离开计算区域时具有固定的压力，适用于需要考虑压力变化的问题，如管道流动。
- 压力出流：假设流体从出口离开计算区域时具有与环境相等的压力，适用于需要考虑流体回流或循环的问题，如涡轮机。
- 非滑移壁面：假设流体从出口离开计算区域时与壁面无相对滑移，适用于需要考虑边界层效应的问题，如飞机机翼。
Fluent 第7章 边界条件 ppt课件
2020/12/27
17
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
2020/12/27
5
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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13
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.
2020/12/27
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.
2020/12/27
2
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-边界条》课件
# PPT大纲：fluent-边界条
本次课件将介绍边界条的作用和概念，结合Fluent软件，详细讲解边界条的 定义、属性设置以及应用范围，进一步探讨边界条的进阶应用和未来发展方 向。
简介
1. 介绍边界条的作用和概念 2. 简单介绍Fluent软件 3. 本次课件的主要内容
总结
1. 边界条的重要性和应用范围 2. Fluent中边界条的优化 3. 未来边界条应用的发展方向
参考文献
1. 张弛等. 大规模工程计算流体力学 2. 区桐生等. 流体数值模拟算法及应用 3. Fluent官网文献
Hale Waihona Puke Fluent中的边界条1. 定义边界条 2. 设置边界条的属性 - 条长、内部细分、周期性、对称性等 3. 应用边界条到物体表面
边界条的应用
1. 模拟流动时的边界条件 2. 粘弹性边界 3. 微量组分边界 4. 振动边界 5. 离散相模型中的边界
进阶边界条应用
1. 多边界条件协同作用 2. 梁式弹性边界 3. 热对流流体弹性边界 4. 生物学上的应用
FLUENT培训教材03边界条件
总结
边界域用来控制求解时的外部和内部边界，有许多边界类型用来 定义不同的边界信息 实体域用来赋予流体或固体材料
– 选择项包括多孔介质域、层流域、固定值域等
使用对称面和周期边界条件能减少计算量 未介绍的其他边界条件类型见附录 – 远场压力 – 排气扇 / 出风口 – 进风口 / 抽气扇 – 出口
压力入口适用于压缩和不可压缩流
– 压力入口被处理为从滞止点到入 口的无损失过渡
– FLUENT 计算静压和入口的速度
– 通过边界的流量随内部求解和指 定的流动方向而改变
需要的输入
– 表总压 – 超音速 / 初始表压 – 入口流动方向 – 湍流量（如是湍流的话） – 总温 (如果有传热和/或压缩）
Pressure outlet
– Outflow:
Pressure outlet
• 流量比例由 Flow Rate Weighting (FRW) 计算：
• 出口间的静压变化，以匹配设定的流量分配
Outflow (FRW1) Velocity inlet (V, T0) Outflow (FRW2)
– 内部面
A Pera Global Company © PERA China
Case 设置的复制
要复制一个 case 设置:
– 通过TUI命令读写边界条件 /file/write-bc 创建一个边界条件文件 /file/read-bc 读入一个边界条件文件
– 可以把二维case 的设置读入到三维 case中
A Pera Global Company © PERA China
固体域
固体域是一组只求解导热问题而 不求解流动方程的单元集合
只需要输入材料名称
选择项允许输入体积热源 如果临近固体域的单元是旋转周 期边界，需要指定旋转轴 可以定义固体域的运动
fluent边界条件设置教学教程
在入口、出口或远场边界流入流域的流动，FLUENT 需要指定输运标量的值。本节描 述了对于特定模型需要哪些量，并且该如何指定它们。也为确定流入边界值最为合适的方法 提供了指导方针。
使用轮廓指定湍流参量
在入口处要准确的描述边界层和完全发展的湍流流动，你应该通过实验数据和经验公式 创建边界轮廓文件来完美的设定湍流量。如果你有轮廓的分析描述而不是数据点，你也可以 用这个分析描述来创建边界轮廓文件，或者创建用户自定义函数来提供入口边界的信息。一 旦你创建了轮廓函数，你就可以使用如下的方法： Spalart-Allmaras 模型：在湍流指定方法下拉菜单中指定湍流粘性比，并在在湍流粘性
对于内部流动，入口的湍流强度完全依赖于上游流动的历史，如果上游流动没有完全发 展或者没有被扰动，你就可以使用低湍流强度。如果流动完全发展，湍流强度可能就达到了 百分之几。完全发展的管流的核心的湍流强度可以用下面的经验公式计算：
I u uavg
0.16 ReDH
1 8
例如，在雷诺数为 50000 是湍流强度为 4% 湍流尺度 l 是和携带湍流能量的大涡的尺度有关的物理量。在完全发展的管流中，l 被
边界条件的非一致输入 每一类型的边界区域的大多数条件定义为轮廓函数而不是常值。你可以使用外部产生的 边界轮廓文件的轮廓，或者用自定义函数(UDF)来创建。具体情况清参阅相关内容
流动入口和出口
FLUENT 有很多的边界条件允许流动进入或者流出解域。下面一节描述了每一种边界 条件的类型的使用以及所需要的信息，这样就帮助你适当的选择边界条件。下面还提供了湍 流参数的入口值的确定方法。
的公式中获得。
湍动能 k 和湍流强度 I 之间的关系为：
k
3 2
uavg I
Fluent出入口边界条件设置及实例解析
静压是指气流在流动过程中实际存在的一种压强。它应该是压强感受器随气流一起运动时（即与气流无相对运动）所测出来的压 强。
1 流体在静止时所产生的压力。 2 流体在流动时产生的平行于流体运动方向的压力。 3流体中不受流速影响而测得的表压力值。
这些压力之间的关系：
p abs=p static+p ref绝对压力，是静压和参考压力之和 p atm=p gauge+p ref参考压力与表压之和为当地大气压（错误？？？） p abs=p gauge+p atm绝对压力=表压力+大气压力 p total=p static+p dynamic总压是静压与动压之和(二者可以互变) p dynamic=(ρ?v2)/2 在fluent中会出现这么几个压力： Staticpressure（静压）Dynamicpressure（动压）Totalpressure（总压）这几个压力是空气动力学的概念,它们之间的关系为: Totalpressure（总压）=Staticpressure（静压z）+Dynamicpressure（动压） 滞止压力等于总压(因为滞止压力就是速度为0时的压力,此时动压为0.) Staticpressure（静压）就是你测量的，比如你现在测量空气 压力是一个大气压
《fluent讲义》课件
Fluent的模拟应用和优化技术
1
热传导模拟
模拟热传导过程，包括传热、热辐射和相变，以优化能量传递和系统效率。
2
多物理场模拟
将不同物理场耦合进行模拟，如流体-固体、流体-电磁和流体-热传导，以研究多 场耦合效应。
3
物流耦合模拟
模拟流体和结构耦合，研究流体对结构的影响，以及结构变化对流体行为的反馈。
流体力学概念与模拟
1 流体力学基础
介绍流体力学的基本概念，包括质量守恒、 动量守恒和能量守恒。
2 多相流模拟
探索多相流模型，如气固流、气液流和固液 流，并学习如何模拟这些复杂的流体行为。
3 湍流模拟
了解湍流的产生机制和模型，并学习如何进 行湍流模拟以预测和优化流体行为。
4 化学反应模拟
研究流体中的化学反应过程，包括燃烧、化 学反应和质量转移，并模拟这些过程的影响。
Fluent的动网格技术和并行计算
动网格技术
介绍Fluent中的动网格技术，包括网格自适应和网 格重构。动态调整网格以捕捉流动细节和提高模拟 精度。
并行计算
探索Fluent中的并行计算技术，利用多核处理器和 集群系统提高模拟速度和处理大规模模拟任务。
Fluent的后处理工具和工程应用案例
后处理工具
Fluent的操作和界面介绍包括模型创建、网 格导入、参数设置等。
物理模型选择
深入了解Fluent所提供的多种物理模型选项，并 选择适合你的应用的模型。
用户界面
探索Fluent友好的用户界面，包括工具栏、菜单 栏、视图控制和后处理选项。
求解器设置
学习如何选择和设置合适的求解器以提高模拟效 率和准确性。
使用Fluent的后处理工具进行数据可视化、图表分析 和结果解释，以实现全面的模拟分析。
[整理]fluent边界条件.
壁面边界条件壁面边界条件用于限制流体和固体区域。
在粘性流动中，壁面处默认为非滑移边界条件，但是你也可以根据壁面边界区域的平动或者转动来指定切向速度分量，或者通过指定剪切来模拟滑移壁面(你也可以在FLUENT中用对称边界类型来模拟滑移壁面，但是使用对称边界就需要在所有的方程中应用对称条件。
详情请参阅对称边界条件一节)。
在当地流场的详细资料基础上可以计算出流体和壁面之间的剪应力和热传导。
壁面边界的输入概述壁面边界条件需要输入下列信息：●热边界条件（对于热传导计算）●速度边界条件（对于移动或旋转壁面）●剪切（对于滑移壁面，此项可选可不选）●壁面粗糙程度（对于湍流，此项可选可不选）●组分边界条件（对于组分计算）●化学反应边界条件（对于壁面反应）●辐射边界条件(对于P-1模型、DTRM或者DO模型的计算)●离散相边界条件（对于离散相计算）在壁面处定义热边界条件如果你在解能量方程，你就需要在壁面边界处定义热边界条件。
在FLUENT中有五种类型的热边界条件：●固定热流量●固定温度●对流热传导●外部辐射热传导●外部辐射热传导和对流热传导的结合如果壁面区域是双边壁面（在两个区域之间形成界面的壁面，如共轭热传导问题中的流/固界面）就可以得到这些热条件的子集，但是你也可以选择壁面的两边是否耦合。
详情请参阅在壁面处定义热边界条件。
下面各节介绍了每一类型的热条件的输入。
如果壁面具有非零厚度，你还应该设定壁面处薄壁面热阻和热生成的相关参数，详情请参阅在壁面处定义热边界条件。
热边界条件由壁面面板输入（Figure 1），它是从边界条件打开的（见设定边界条件一节）。
Figure 1:壁面面板对于固定热流量条件，在热条件选项中选择热流量。
然后你就可以在热流量框中设定壁面处热流量的适当数值。
设定零热流量条件就定义了绝热壁，这是壁面的默认条件。
选择固定温度条件，在壁面面板中的热条件选项中选择温度选项。
你需要指定壁面表面的温度。
壁面的热传导可以用温度边界条件一节中的方程1或3来计算。
Fluent 第7章 边界条件2011解析
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——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
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
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
walls
边界条件被分配到区域内
in
区域是单元（流体或固体）或单元边界（流场边界或 内部面）的集合。
内部面主要用于后处理。
内部面与区域相联系：
内部的面可以从单元边界自动产生。
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
fluent边界条件的含义
Fluent教程—流动入口、出口边界条件（一）时刻：2021-03-15 17:19:51 来源：查看：2254 评论：0FLUENT提供了10种类型的流动进、出口条件，它们别离是：★一样形式：★可紧缩流动：压力入口质量入口压力出口压力远场★不可紧缩流动：★特殊进出口条件：速度入口入口通分，出口通风自由流出吸气风扇，排气风扇1，速度入口（velocity-inlet）：给出入口速度及需要计算的所有标量值。
该边界条件适用于不可紧缩流动问题，对可紧缩问题不适用，不然该入口边界条件会使入口处的总温或总压有必然的波动。
2，压力入口（pressure-inlet）：给出入口的总压和其它需要计算的标量入口值。
对计算可压不可压问题都适用。
3，质量流入口（mass-flow-inlet）：要紧用于可紧缩流动，给出入口的质量流量。
关于不可紧缩流动，没有必要给出该边界条件，因为密度是常数，咱们能够用速度入口条件。
4，压力出口（pressure-outlet）：给定流动出口的静压。
关于有回流的出口，该边界条件比outflow 边界条件更易收敛。
该边界条件只能用于模拟亚音速流动。
5，压力远场（pressure-far-field）：该边界条件只对可紧缩流动适合。
6，自由出流（outflow）：该边界条件用以模拟在求解问题之前，无法明白出口速度或压力；出口流动符合完全进展条件，出口处，除压力之外，其它参量梯度为零。
但并非是所有问题都适合，有三种情形不能用自由出流边界条件：包括压力入口条件；可紧缩流动问题；有密度转变的非稳固流动（即便是不可紧缩流动）。
7，入口通风（inlet vent）：入口风扇条件需要给定一个损失系数，流动方向和环境总压和总温。
8，入口风扇（intake fan）：入口风扇条件需要给定压降，流动方向和环境总压和总温。
9，出口通风（out let vent）：排出风扇给定损失系数和环境静压和静温。
10, 排气扇（exhaust fan）：排除风扇给定压降，环境静压。
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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。
指定进入计算区域的通量：
质量 动量 能量
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.
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。
p p p absolutegauge operating
静压是热力学压力。
absolute pressure
用绝对压力和表压的形式表示。
边界条件要求用表压形式输入。
wall
Orifice_plate and orifice_plateshadow
边界条件定义
速度入口
流动入口边界的速度和标量。
压力入口
流动入口边界的总压和其它标量。
质量流动入口 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。
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
Pressure inlet Pressure outlet
不可压流
Velocity inlet Outflow
可压流
Mass flow inlet Pressure far-field
Velocity Inlet
定义类型:
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
从Zone菜单中选择边界. 点击Set按钮
利用Copy按钮可以复制边界条件.
边界条件的内容可以存盘， 也可以读入.
file write-bc and file read
利用 UDFs and Profiles可以 定义复杂的边界条件
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。
湍流中的K.E. 湍流中的耗散率 组分质量分数
walls
边界条件被分配到区域内
in
区域是单元（流体或固体）或单元边界（流场边界或 内部面）的集合。
内部面主要用于后处理。
内部面与区域相联系：
内部的面可以从单元边界自动产生。
内部面只exhaust-fan inlet-vent intake-fan interface mass-flow-inlet outflow outlet-vent pressure-fat-field pressure-inlet pressure-outlet symmetry velocity-inlet wall
各种边界条件的参数 可以重新定义边界类型
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:
压力出口
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。
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。
Magnitude, Normal to Boundary 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.
可压流： pabsolute RT
设置操作压力（ Operating Pressure）
特殊: Inlet vent, outlet vent, intake fan, exhaust
fan
interior
其它: Wall, Symmetry, Periodic, Axis
inlet
单元、区域
Fluid and Solid
outlet
相交面
Fan, Interior, Porous Jump, Radiator, Walls
pressure level
gauge pressure
operating pressure
operating pressure
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
基本流程
Gambit
Solver Boundary Type
Fluent
Fluid Type Select Boundary
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 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