CFD邊界條件剖析

CFD-邊界條件定義邊界條件概述邊界條件包括流動(dòng)變量和熱變量在邊界處的值。它是FLUENTS析得很關(guān)鍵的一部分，設(shè)定邊界條件必須小心謹(jǐn)慎。邊界條件的分類：進(jìn)出口邊界條件：壓力、速度、質(zhì)量進(jìn)口、進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)氣扇、壓力出口、壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件、質(zhì)量出口、通風(fēng)口、排氣扇；壁面、repeating,andpoleboundaries:壁面，對(duì)稱，周期，軸；內(nèi)部單元區(qū)域：流體、固體（多孔是一種流動(dòng)區(qū)域類型）；內(nèi)部表面邊界：風(fēng)扇、散熱器、多孔跳躍、壁面、內(nèi)部。（內(nèi)部表面邊界條件定義在單元表面，這意味著它們沒有有限厚度，并提供了流場(chǎng)性質(zhì)的每一步的變化。這些邊界條件用來補(bǔ)充描述排氣扇、細(xì)孔薄膜以及散熱器的物理模型。內(nèi)部表面區(qū)域的內(nèi)部類型不需要你輸入任何東西。）下面一節(jié)將詳細(xì)介紹上面所敘述邊界條件，并詳細(xì)介紹了它們的設(shè)定方法以及設(shè)定的具體合適條件。周期性邊界條件在本章中介紹，模擬完全發(fā)展的周期性流動(dòng)將在周期性流動(dòng)和熱傳導(dǎo)一章中介紹。使用邊界條件面板邊界條件（Figure1）對(duì)于特定邊界允許你改變邊界條件區(qū)域類型，并且打開其他的面板以設(shè)定每一區(qū)域的邊界條件參數(shù)菜單：Define/BoundaryConditions???Figure1:邊界條件面板改變邊界區(qū)域類型設(shè)定任何邊界條件之前，必須檢查所有邊界區(qū)域的區(qū)域類型，如有必要就作適當(dāng)?shù)男薷?。比方說：如果你的網(wǎng)格是壓力入口，但是你想要使用速度入口，你就要把壓力入口改為速度入口之后再設(shè)定。改變類型的步驟如下：：1?在區(qū)域下拉列表中選定所要修改的區(qū)域2?在類型列表中選擇正確的區(qū)域類型3?當(dāng)問題提示菜單出現(xiàn)時(shí)，點(diǎn)擊確認(rèn)確認(rèn)改變之后，區(qū)域類型將會(huì)改變，名字也將自動(dòng)改變（如果初始名字時(shí)缺省的請(qǐng)參閱邊界條件區(qū)域名字一節(jié)）,設(shè)定區(qū)域邊界條件的面板也將自動(dòng)打開。！注意：這個(gè)方法不能用于改變周期性類型，因?yàn)樵撨吔珙愋鸵呀?jīng)存在了附加限制。創(chuàng)建邊界條件一節(jié)解釋了如何創(chuàng)建和分開周期性區(qū)域。需要注意的是，只能在圖一中每一個(gè)類別中改變邊界類型（注意：雙邊區(qū)域表面是分離的不同單元區(qū)域?）Figure1:區(qū)域類型的分類列表設(shè)定邊界條件在FLUENT中，邊界條件和區(qū)域有關(guān)而與個(gè)別表面或者單元無關(guān)。如果要結(jié)合具有相同邊界條件的兩個(gè)或更多區(qū)域請(qǐng)參閱合并區(qū)域一節(jié)。設(shè)定每一特定區(qū)域的邊界條件，請(qǐng)遵循下面的步驟：1?在邊界條件區(qū)域的下拉列表中選擇區(qū)域。2.點(diǎn)擊Set???按鈕?；蛘撸??在區(qū)域下拉列表中選擇區(qū)域。2.在類型列表中點(diǎn)擊所要選擇的類型?；蛘咴趨^(qū)域列表中雙擊所需區(qū)域.，選擇邊界條件區(qū)域?qū)?huì)打開，并且你可以指定適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件在圖像顯示方面選擇邊界區(qū)域在邊界條件中不論你合適需要選擇區(qū)域，你都能用鼠標(biāo)在圖形窗口選擇適當(dāng)?shù)膮^(qū)域。如果你是第一次設(shè)定問題這一功能尤其有用，如果你有兩個(gè)或者更多的具有相同類型的區(qū)域而且你想要確定區(qū)域的標(biāo)號(hào)（也就是畫出哪一區(qū)域是哪個(gè)）這一功能也很有用。要使用該功能請(qǐng)按下述步驟做：1.用網(wǎng)格顯示面板顯示網(wǎng)格。2.用鼠標(biāo)指針（默認(rèn)是鼠標(biāo)右鍵--參閱控制鼠標(biāo)鍵函數(shù)以改變鼠標(biāo)鍵的功能）在圖形窗口中點(diǎn)擊邊界區(qū)域。在圖形顯示中選擇的區(qū)域?qū)?huì)自動(dòng)被選入在邊界條件面板中的區(qū)域列表中，它的名字和編號(hào)也會(huì)自動(dòng)在控制窗口中顯示改變邊界條件名字每一邊界的名字是它的類型加標(biāo)號(hào)數(shù)（比如pressure-inlet-7）。在某些情況下你可能想要對(duì)邊界區(qū)域分配更多的描述名。如果你有兩個(gè)壓力入口區(qū)域，比方說，你可能想重名名它們?yōu)閟mall-inlet和large-inlet。（改變邊界的名字不會(huì)改變相應(yīng)的類型）重名名區(qū)域，遵循如下步驟：1.在邊界條件的區(qū)域下拉列表選擇所要重名名的區(qū)域。2.點(diǎn)擊Set...打開所選區(qū)域的面板。3.在區(qū)域名字中輸入新的名字4.點(diǎn)擊0K按鈕。注意：如果你指定區(qū)域的新名字然后改變它的類型，你所改的名字將會(huì)被保留，如果區(qū)域名字是類型加標(biāo)號(hào)，名字將會(huì)自動(dòng)改變。邊界條件的非一致輸入每一類型的邊界區(qū)域的大多數(shù)條件定義為輪廓函數(shù)而不是常值。你可以使用外部產(chǎn)生的邊界輪廓文件的輪廓，或者用自定義函數(shù)（UDF）來創(chuàng)建。具體情況清參閱相關(guān)內(nèi)容流動(dòng)入口和出口FLUENT!很多的邊界條件允許流動(dòng)進(jìn)入或者流出解域。下面一節(jié)描述了每一種邊界條件的類型的使用以及所需要的信息，這樣就幫助你適當(dāng)?shù)倪x擇邊界條件。下面還提供了湍流參數(shù)的入口值的確定方法。使用流動(dòng)邊界條件下面對(duì)流動(dòng)邊界條件的使用作一概述對(duì)于流動(dòng)的出入口，F(xiàn)LUENT供了十種邊界單元類型：速度入口、壓力入口、質(zhì)量入口、壓力出口、壓力遠(yuǎn)場(chǎng)、質(zhì)量出口，進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)氣扇，出風(fēng)口以及排氣扇。下面是FLUENT中的進(jìn)出口邊界條件選項(xiàng)：l速度入口邊界條件用于定義流動(dòng)入口邊界的速度和標(biāo)量l壓力入口邊界條件用來定義流動(dòng)入口邊界的總壓和其它標(biāo)量。l質(zhì)量流動(dòng)入口邊界條件用于可壓流規(guī)定入口的質(zhì)量流速。在不可壓流中不必指定入口的質(zhì)量流，因?yàn)楫?dāng)密度是常數(shù)時(shí)，速度入口邊界條件就確定了質(zhì)量流條件。l壓力出口邊界條件用于定義流動(dòng)出口的靜壓（在回流中還包括其它的標(biāo)量）。當(dāng)出現(xiàn)回流時(shí)，使用壓力出口邊界條件來代替質(zhì)量出口條件常常有更好的收斂速度。l壓力遠(yuǎn)場(chǎng)條件用于模擬無窮遠(yuǎn)處的自由可壓流動(dòng)，該流動(dòng)的自由流馬赫數(shù)以及靜態(tài)條件已經(jīng)指定了。這一邊界類型只用于可壓流。l質(zhì)量出口邊界條件用于在解決流動(dòng)問題之前，所模擬的流動(dòng)出口的流速和壓力的詳細(xì)情況還未知的情況。在流動(dòng)出口是完全發(fā)展的時(shí)候這一條件是適合的，這是因?yàn)橘|(zhì)量出口邊界條件假定出了壓力之外的所有流動(dòng)變量正法向梯度為零。對(duì)于可壓流計(jì)算，這一條件是不適合的。l進(jìn)風(fēng)口邊界條件用于模擬具有指定的損失系數(shù)，流動(dòng)方向以及周圍(入口)環(huán)境總壓和總溫的進(jìn)風(fēng)口。l進(jìn)氣扇邊界條件用于模擬外部進(jìn)氣扇，它具有指定的壓力跳躍，流動(dòng)方向以及周圍(進(jìn)口)總壓和總溫。l通風(fēng)口邊界條件用于模擬通風(fēng)口，它具有指定的損失系數(shù)以及周圍環(huán)境(排放處)的靜壓和靜溫。l排氣扇邊界條件用于模擬外部排氣扇，它具有指定的壓力跳躍以及周圍環(huán)境(排放處)的靜壓。決定湍流參數(shù)在入口、出口或遠(yuǎn)場(chǎng)邊界流入流域的流動(dòng)，F(xiàn)LUENTS要指定輸運(yùn)標(biāo)量的值。本節(jié)描述了對(duì)于特定模型需要哪些量，并且該如何指定它們。也為確定流入邊界值最為合適的方法提供了指導(dǎo)方針。使用輪廓指定湍流參量在入口處要準(zhǔn)確的描述邊界層和完全發(fā)展的湍流流動(dòng)，你應(yīng)該通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式創(chuàng)建邊界輪廓文件來完美的設(shè)定湍流量。如果你有輪廓的分析描述而不是數(shù)據(jù)點(diǎn)，你也可以用這個(gè)分析描述來創(chuàng)建邊界輪廓文件，或者創(chuàng)建用戶自定義函數(shù)來提供入口邊界的信息。一旦你創(chuàng)建了輪廓函數(shù)，你就可以使用如下的方法：lSpalart-Allmaras模型：在湍流指定方法下拉菜單中指定湍流粘性比，并在在湍流粘性比之后的下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)妮喞?。通過將m_t/m和密度與分子粘性的適當(dāng)結(jié)合，F(xiàn)LUENT為修改后的湍流粘性計(jì)算邊界值。lk-e模型：在湍流指定方法下拉菜單中選擇K和Epsilon并在湍動(dòng)能(Turb.KineticEnergy)和湍流擴(kuò)散速度(Turb.DissipationRate)之后的下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)妮喞雷諾應(yīng)力模型：在湍流指定方法下拉菜單中選擇K和Epsilon并在湍動(dòng)能(Turb.KineticEnergy)和湍流擴(kuò)散速度(Turb.DissipationRate)之后的下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)妮喞?。在湍流指定方法下拉菜單中選擇雷諾應(yīng)力部分，并在每一個(gè)單獨(dú)的雷諾應(yīng)力部分之后的下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)妮喞Ｍ牧髁康慕y(tǒng)一說明在某些情況下流動(dòng)流入開始時(shí)，將邊界處的所有湍流量指定為統(tǒng)一值是適當(dāng)?shù)?。比如說，在進(jìn)入管道的流體，遠(yuǎn)場(chǎng)邊界，甚至完全發(fā)展的管流中，湍流量的精確輪廓是未知的。在大多數(shù)湍流流動(dòng)中，湍流的更高層次產(chǎn)生于邊界層而不是流動(dòng)邊界進(jìn)入流域的地方，因此這就導(dǎo)致了計(jì)算結(jié)果對(duì)流入邊界值相對(duì)來說不敏感。然而必須注意的是要保證邊界值不是非物理邊界。非物理邊界會(huì)導(dǎo)致你的解不準(zhǔn)確或者不收斂。對(duì)于外部流來說這一特點(diǎn)尤其突出，如果自由流的有效粘性系數(shù)具有非物理性的大值，邊界層就會(huì)找不到了。你可以在使用輪廓指定湍流量一節(jié)中描述的湍流指定方法，來輸入同一數(shù)值取代輪廓。你也可以選擇用更為方便的量來指定湍流量，如湍流強(qiáng)度，湍流粘性比，水力直徑以及湍流特征尺度，下面將會(huì)對(duì)這些內(nèi)容作一詳細(xì)敘述。湍流強(qiáng)度I定義為相對(duì)于平均速度u_avg的脈動(dòng)速度『的均方根。小于或等于1%勺湍流強(qiáng)度通常被認(rèn)為低強(qiáng)度湍流，大于10%被認(rèn)為是高強(qiáng)度湍流。從外界，測(cè)量數(shù)據(jù)的入口邊界，你可以很好的估計(jì)湍流強(qiáng)度。例如：如果你模擬風(fēng)洞試驗(yàn)，自由流的湍流強(qiáng)度通?？梢詮娘L(fēng)洞指標(biāo)中得到。在現(xiàn)代低湍流風(fēng)洞中自由流湍流強(qiáng)度通常低到0.05%。.對(duì)于內(nèi)部流動(dòng)，入口的湍流強(qiáng)度完全依賴于上游流動(dòng)的歷史，如果上游流動(dòng)沒有完全發(fā)展或者沒有被擾動(dòng)，你就可以使用低湍流強(qiáng)度。如果流動(dòng)完全發(fā)展，湍流強(qiáng)度可能就達(dá)到了百分之幾。完全發(fā)展的管流的核心的湍流強(qiáng)度可以用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：例如，在雷諾數(shù)為50000是湍流強(qiáng)度為4%湍流尺度I是和攜帶湍流能量的大渦的尺度有關(guān)的物理量。在完全發(fā)展的管流中，I被管道的尺寸所限制，因?yàn)榇鬁u不能大于管道的尺寸。L和管的物理尺寸之間的計(jì)算關(guān)系如下：其中L為管道的相關(guān)尺寸。因子0.07是基于完全發(fā)展湍流流動(dòng)混合長(zhǎng)度的最大值的，對(duì)于非圓形截面的管道，你可以用水力學(xué)直徑取代L。如果湍流的產(chǎn)生是由于管道中的障礙物等特征，你最好用該特征長(zhǎng)度作為湍流長(zhǎng)度L而不是用管道尺寸。注意：公式并不是適用于所有的情況。它只是在大多數(shù)情況下得很好的近似。對(duì)于特定流動(dòng)，選擇L和I的原則如下：I對(duì)于完全發(fā)展的內(nèi)部流動(dòng)，選擇強(qiáng)度和水力學(xué)直徑指定方法，并在水力學(xué)直徑流場(chǎng)中指定L=D_HI對(duì)于旋轉(zhuǎn)葉片的下游流動(dòng)，穿孔圓盤等，選擇強(qiáng)度和水力學(xué)直徑指定方法，并在水力學(xué)直徑流場(chǎng)中指定流動(dòng)的特征長(zhǎng)度為L(zhǎng)I對(duì)于壁面限制的流動(dòng)，入口流動(dòng)包含了湍流邊界層。選擇湍流強(qiáng)度和長(zhǎng)度尺度方法并使用邊界層厚度d_99來計(jì)算湍流長(zhǎng)度尺度I，在湍流長(zhǎng)度尺度流場(chǎng)中輸入I=0.4d_99這個(gè)值湍流粘性比m_t/m直接與湍流雷諾數(shù)成比例（Re_t?S2/（en））。Re_t在高湍流數(shù)的邊界層，剪切層和完全發(fā)展的管流中是較大的（100到1000）。然而，在大多數(shù)外流的自由流邊界層中m_t/m相當(dāng)?shù)男　Ｍ牧鲄?shù)的典型設(shè)定為1<m_t/m<10。要根據(jù)湍流粘性比來指定量，你可以選擇湍流粘性比（對(duì)于Spalart-Allmaras模型）或者強(qiáng)度和粘性比（對(duì)于k-e模型或者RSM。推導(dǎo)湍流量的關(guān)系式要獲得更方便的湍流量的輸運(yùn)值，如:I,L,或者m_t/m,你必須求助于經(jīng)驗(yàn)公式，下面是FLUENT中常用的幾個(gè)有用的關(guān)系式。要獲得修改的湍流粘性，它和湍流強(qiáng)度I長(zhǎng)度尺度I有如下關(guān)系：在Spalart-Allmaras模型中，如果你要選擇湍流強(qiáng)度和水力學(xué)直徑來計(jì)算I可以從前面的公式中獲得。湍動(dòng)能k和湍流強(qiáng)度I之間的關(guān)系為：其中u_avg為平均流動(dòng)速度除了為k和e指定具體的值之外，無論你是使用湍流強(qiáng)度和水力學(xué)直徑，強(qiáng)度和長(zhǎng)度尺度或者強(qiáng)度粘性比方法，你都要使用上述公式。如果你知道湍流長(zhǎng)度尺度I你可以使用下面的關(guān)系式：其中是湍流模型中指定的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)（近似為0?09），I的公式在前面已經(jīng)討論了。除了為k和e制定具體的值之外，無論你是使用湍流強(qiáng)度和水力學(xué)直徑還是強(qiáng)度和長(zhǎng)度尺度，你都要使用上述公式。E的值也可以用下式計(jì)算，它與湍流粘性比m_t/m以及k有關(guān)：其中是湍流模型中指定的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)（近似為0.09）。除了為k和e制定具體的值之外，無論你是使用湍流強(qiáng)度和水力學(xué)直徑還是強(qiáng)度和長(zhǎng)度尺度，你都要使用上述公式。如果你是在模擬風(fēng)洞條件，在風(fēng)洞中模型被安裝在網(wǎng)格和/或金屬網(wǎng)格屏下游的測(cè)試段，你可以用下面的公式：其中，是你希望的在穿過流場(chǎng)之后k的衰減（比方說k入□值的10%），自由流的速度是流域內(nèi)自由流的流向長(zhǎng)度Equation9是在高雷諾數(shù)各向同性湍流中觀察到的幕率衰減的線性近似。它是基于衰減湍流中k的精確方程U?k/?x=-e.如果你用這種方法估計(jì)e,你也要用方程7檢查結(jié)果的湍流粘性比m_t/m,以保證它不是太大。雖然這不是FLUEN廠部使用的方法，但是你可以用它來推導(dǎo)e的常數(shù)自由流值，然后你可以用湍流指定方法下拉菜單中選擇K和Epsilon直接指定。在這種情況下，你需要使用方程3從I來計(jì)算k。當(dāng)使用RSM寸，如果你不在雷諾應(yīng)力指定方法的下拉列表中使用雷諾應(yīng)力選項(xiàng)，明顯的制定入□處的雷諾應(yīng)力值，它們就會(huì)近似的由k的指定值來決定。湍流假定為各向同性，保證以及（下標(biāo)a不求和）.如果你在雷諾應(yīng)力指定方法下拉列表中選擇K或者湍流強(qiáng)度，F(xiàn)LUENTS會(huì)使用這種方法。對(duì)大渦模擬（LES指定入□湍流大渦模擬模型一節(jié)中所描述的LES速度入□中指定的的湍流強(qiáng)度值，被用于隨機(jī)擾動(dòng)入□處速度場(chǎng)的瞬時(shí)速度。它并不指定被模擬的湍流量。正如大渦模擬模型中介紹的邊界條件中所描述的，通過疊加每個(gè)速度分量的隨機(jī)擾動(dòng)來計(jì)算流動(dòng)入□邊界處的隨機(jī)成分壓力入□邊界條件壓力入口邊界條件用于定義流動(dòng)入口的壓力以及其它標(biāo)量屬性。它即可以適用于可壓流，也可以用于不可壓流。壓力入口邊界條件可用于壓力已知但是流動(dòng)速度和/或速率未知的情況。這一情況可用于很多實(shí)際問題，比如浮力驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)。壓力入口邊界條件也可用來定義外部或無約束流的自由邊界。對(duì)于流動(dòng)邊界條件的概述，請(qǐng)參閱流動(dòng)入口和出口一節(jié)。壓力入口邊界條件的輸入綜述對(duì)于壓力入口邊界條件你需要輸入如下信息l駐點(diǎn)總壓I駐點(diǎn)總溫l流動(dòng)方向I靜壓I湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算）I輻射參數(shù)（對(duì)于使用P-1模型、DTRM模型或者DO莫型的計(jì)算）I化學(xué)組分質(zhì)量百分比（對(duì)于組分計(jì)算）I混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDF燃燒計(jì)算）I程序變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）I離散相邊界條件（對(duì)于離散相的計(jì)算）I次要相的體積分?jǐn)?shù)（對(duì)于多相計(jì)算）所有的值都在壓力入口面板中輸入（Figure1）,該面板是從邊界條件打開的。Figure1:壓力入口面板壓力輸入和靜壓頭壓力場(chǎng)（P_s“）和壓力輸入（p_s“orp_0a'）包括靜壓頭r_0gx。也就是FLUENT以下式定義的壓力：或者這一定義允許靜壓頭放進(jìn)體積力項(xiàng)（r-r_0）g中考慮，而且當(dāng)密度一致時(shí)，從壓力計(jì)算中排除了。因此你的壓力輸入不因該考慮靜壓的微分，壓力（pA'_s）的報(bào)告也不會(huì)顯示靜壓的任何影響。有關(guān)浮力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)的內(nèi)容請(qǐng)參閱浮力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)和自然對(duì)流的信息定義總壓和總溫在壓力入口面板中的GaugeTotalPressurefieId輸入總壓值?？倻貢?huì)在TotaITemperaturefield中設(shè)定。記住，總壓值是在操作條件面板中定義的與操作壓力有關(guān)的的總壓值。不可壓流體的總壓定義為：對(duì)于可壓流體為:其中：p_0=總壓p_s=靜壓M=馬赫數(shù)c=比熱比（c_p/c_v）如果模擬軸對(duì)稱渦流,方程1中的v包括了旋轉(zhuǎn)專分量。如果相鄰區(qū)域是移動(dòng)的（即：如果使用旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系,多重參考坐標(biāo)系,混合平面或者滑移網(wǎng)格）,而且你是使用分離解算器。那么方程1中的速度（或者方程3中的馬赫數(shù)）將是絕對(duì)的，或者相對(duì)與網(wǎng)格速度。這依賴于解算器面板中絕對(duì)速度公式是否激活。對(duì)于耦合解算器，方程1中的速度（或者方程3中的馬赫數(shù)）通常是在絕對(duì)坐標(biāo)系下的速度。定義流動(dòng)方向你可以在壓力入口明確的定義流動(dòng)的方向，或者定義流動(dòng)垂直于邊界。如果你選擇指定方向矢量，你既可以設(shè)定笛卡爾坐標(biāo)X,y,和z的分量，也可以設(shè)（圓柱坐標(biāo)的）半徑，切線和軸向分量。對(duì)于使用分離解算器計(jì)算移動(dòng)區(qū)域問題，流動(dòng)方向?qū)⑹墙^對(duì)速度或者相對(duì)于網(wǎng)格相對(duì)速度，這取決于解算器面板中的絕對(duì)速度公式是否被激活。對(duì)于耦合解算器，流動(dòng)方向通常是絕對(duì)坐標(biāo)系中的。定義流動(dòng)方向的步驟如下，總結(jié)請(qǐng)參考Figure1。在方向指定下拉菜單中選擇指定流動(dòng)方向的方法，或者是方向矢量或者是垂直于邊界。如果你在第一步中選擇垂直于邊界，并且是在模擬軸對(duì)稱渦流，請(qǐng)輸入流動(dòng)適當(dāng)?shù)那邢蛩俣龋绻皇悄M渦流就不需要其它的附加輸入了。如果第一步中你選擇指定方向矢量，并且你的幾何外形是3維的，你就需要選擇定義矢量分量的坐標(biāo)系統(tǒng)。在坐標(biāo)系下拉菜單中選擇笛卡爾（X,Y,Z）坐標(biāo)，柱坐標(biāo)（半徑，切線和軸），或者局部柱坐標(biāo)。l笛卡爾坐標(biāo)系是基于幾何圖形所使用的笛卡爾坐標(biāo)系。l柱坐標(biāo)在下面的坐標(biāo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上使用軸、角度和切線三個(gè)分量。l對(duì)于包含一個(gè)單獨(dú)的單元區(qū)域時(shí)，坐標(biāo)系由旋轉(zhuǎn)軸和在流體面板中原來的指定來定義。l對(duì)于包含多重區(qū)域的問題（比如多重參考坐標(biāo)或滑動(dòng)網(wǎng)格），坐標(biāo)系由流體（固體）面板中為臨近入口的流體（固體）區(qū)域的旋轉(zhuǎn)軸來定義。對(duì)于上述所有柱坐標(biāo)的定義，正徑向速度指向旋轉(zhuǎn)軸的外向。正軸向速度和旋轉(zhuǎn)軸矢量的方向相同，正切向方向用右手定則來判斷。參閱下圖一目了然。Figure1:在二維、三維和軸對(duì)稱區(qū)域的柱坐標(biāo)速度分量當(dāng)?shù)刂鴺?biāo)系統(tǒng)允許你對(duì)特定的入口定義坐標(biāo)系，在壓力入口面板中你就可以定義該坐標(biāo)系統(tǒng)。如果你對(duì)于不同的旋轉(zhuǎn)軸有幾個(gè)入口，那么當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系會(huì)很有用的。如果你在第一步中指定方向矢量，用如下的方法定義矢量分量：l如果是二維非對(duì)稱圖形或者你在第三步中選擇矢量分量，請(qǐng)輸入適當(dāng)?shù)腦,Y,和（in3D）Z分量。l如果是二維軸對(duì)稱圖形或者第三部分選擇了柱坐標(biāo)，請(qǐng)輸入適當(dāng)?shù)陌霃?，角度以及切線方向的分量。l如果使用當(dāng)?shù)刂鴺?biāo)系，請(qǐng)輸入適當(dāng)?shù)陌霃?，角度以及切線方向的分量，并指定軸向的X,Y,和Z向分量，以及坐標(biāo)起點(diǎn)的坐標(biāo)圖一就是各個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)的矢量分量。定義靜壓如果入口流動(dòng)是超聲速的，或者你打算用壓力入口邊界條件來對(duì)解進(jìn)行初始化，那么你必須指定靜壓（termedtheSupers。nic/lnitialGaugePressure）。需要記住的是這個(gè)靜壓和你在操作條件面板中的操作壓力是相關(guān)的。請(qǐng)參閱有關(guān)于壓力輸入和靜壓頭相關(guān)輸入的解釋。只要流動(dòng)是亞聲速的，F(xiàn)LUENT^忽略Supersonic/lnitialGaugePressure，它是由指定的駐點(diǎn)值來計(jì)算的。如果你打算使用壓力入口邊界條件來初始化解域，Supersonic/lnitialGaugePressure是與計(jì)算初始值的指定駐點(diǎn)壓力相聯(lián)系的，計(jì)算初始值的方法有各向同性關(guān)系式（對(duì)于可壓流）或者貝努力方程（對(duì)于不可壓流）。因此，對(duì)于壓聲速入口，它是在關(guān)于入口馬赫數(shù)（可壓流）或者入口速度（不可壓流）合理的估計(jì)之上設(shè)定的。定義湍流參數(shù)對(duì)于湍流計(jì)算，有幾種方法來定義湍流參數(shù)。至于哪種方法合適請(qǐng)參閱決定湍流參數(shù)一節(jié)。湍流模型是在"湍流模型"一章中介紹定義輻射參數(shù)如果你打算使用P-1輻射模型、DTRME者DO模型，你就需要設(shè)定內(nèi)部發(fā)散率以及（可選）黑體溫度。詳情請(qǐng)參閱設(shè)定邊界條件一節(jié)（Rosseland不需要任何邊界條件的輸入）。定義組分質(zhì)量百分比如果你是用有限速度模型來模擬組分輸運(yùn)，你就需要設(shè)定組分質(zhì)量百分比。詳情請(qǐng)參閱組分邊界條件的定義。定義PDF/混合分?jǐn)?shù)參數(shù)如果你用PDF模型模擬燃燒，你就需要設(shè)定平均混合分?jǐn)?shù)以及混合分?jǐn)?shù)變化（如果你是用兩個(gè)混合分?jǐn)?shù)就還包括二級(jí)平均混合分?jǐn)?shù)和二級(jí)混合分?jǐn)?shù)變化）。具體情況如第三步定義邊界條件所述。定義預(yù)混和燃燒邊界條件如果使用與混合燃燒模型，你就需要設(shè)定發(fā)展變量。請(qǐng)見發(fā)展變量的邊界條件設(shè)定義離散相邊界條件如果你是在模擬粒子的離散相，你就可以在壓力入口設(shè)定粒子軌道詳情請(qǐng)參閱離散向模型的邊界設(shè)定。定義多相邊界條件對(duì)于多相流如果使用VOFcavitation或者代數(shù)滑移混合模型，你就需要指定所有二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)。詳情請(qǐng)參閱VOF模型、cavitation模型或者代數(shù)滑移混合模型的邊界設(shè)定。壓力入口邊界條件的默認(rèn)設(shè)定壓力入口邊界條件的默認(rèn)設(shè)定如下（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位）：GaugeTotalPressure0Supersonic/lnitialGaugePressureTotalTemperature300TOC\o"1-5"\h\zX-ComponentofFlowDirection3001Y-ComponentofFlowDirection0Z-ComponentofFlowDirection0Turb.KineticEnergy1Turb.DissipationRate1壓力入口邊界處的計(jì)算程序FLUENTS力入口邊界條件的處理可以描述為從駐點(diǎn)條件到入口條件的非自由化的過渡。對(duì)于不可壓流是通過入口邊界貝努力方程的應(yīng)用來完成的。對(duì)于可壓流，使用的是理想氣體的各向同性流動(dòng)關(guān)系式。壓力入口邊界處的不可壓流動(dòng)計(jì)算流動(dòng)進(jìn)入壓力入口邊界時(shí)，F(xiàn)LUENTS用邊界條件壓力，該壓力是作為入口平面p_0的總壓輸入的。在不可壓流動(dòng)中，入口總壓，靜壓和速度之間有如下關(guān)系：。通過你在出口分配的速度大小和流動(dòng)方向可以計(jì)算出速度的各個(gè)分量。入口質(zhì)量流速以及動(dòng)量、能量和組分的流量可以作為計(jì)算程序在速度入口邊界的大綱用來計(jì)算流動(dòng)對(duì)于不可壓流，入口平面的速度既可以是常數(shù)也可以是溫度或者質(zhì)量分?jǐn)?shù)的函數(shù)。其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)是你輸入作為入口條件的值。在通過壓力出口流出的流動(dòng)，用指定的總壓作為靜壓來使用。對(duì)于不可壓流動(dòng)來說，總溫和靜溫相等。壓力入口邊界的可壓流動(dòng)計(jì)算對(duì)于可壓流，應(yīng)用理想氣體的各向同性關(guān)系可以在壓力入口將總壓，靜壓和速度聯(lián)系起來。在入口處輸入總壓，在臨近流體單元中輸入靜壓，有關(guān)系式如下：其中馬赫數(shù)定義為：馬赫數(shù)的定義就不詳述了。需要注意的是上面的方程中出現(xiàn)了操作壓力p_op這是因?yàn)檫吔鐥l件的輸入是和操作壓力有關(guān)的壓力。給定P_Oa'和p_SA'上面的方程就可以用于計(jì)算入口平面流體的速度范圍。入口處的各個(gè)速度分量用方向矢量來計(jì)算。對(duì)于可壓流，入口平面的密度由理想氣體定律來計(jì)算：。R由壓力入口邊界條件定義的組分質(zhì)量百分比來計(jì)算。入口靜溫和總溫的關(guān)系由下式計(jì)算：。速度入口邊界條件速度入口邊界條件用于定義流動(dòng)速度以及流動(dòng)入口的流動(dòng)屬性相關(guān)標(biāo)量。在這個(gè)邊界條件中，流動(dòng)總的（駐點(diǎn)）的屬性不是固定的，所以無論什么時(shí)候提供流動(dòng)速度描述，它們都會(huì)增加。這一邊界條件適用于不可壓流，如果用于可壓流它會(huì)導(dǎo)致非物理結(jié)果，這是因?yàn)樗试S駐點(diǎn)條件浮動(dòng)。你也應(yīng)該小心不要讓速度入口靠近固體妨礙物，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)入口駐點(diǎn)屬性具有太高的非一致性。對(duì)于特定的例子，F(xiàn)LUENTS能會(huì)使用速度入口在流動(dòng)出口處定義流動(dòng)速度（在這種情況下不使用標(biāo)量輸入）。在這種情況下，必須保證區(qū)域內(nèi)的所有流動(dòng)性。對(duì)于流動(dòng)的概述請(qǐng)參閱流動(dòng)入口和出口。速度入口邊界條件的輸入概述速度入口邊界條件需要輸入下列信息l速度大小與方向或者速度分量。l旋轉(zhuǎn)速度（對(duì)于具有二維軸對(duì)稱問題的渦流）。l溫度（用于能量計(jì)算）。IOutflowgaugepressure（forcalculationswiththecoupledsolvers）l湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算）l輻射參數(shù)（對(duì)于P-1模型、DTRME者DO模型的計(jì)算）l化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)算）。l混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDE燃燒計(jì)算）。l發(fā)展變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）。l離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算）l二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)（對(duì)于多相流計(jì)算）上面的所有值都有速度面板輸入，它是從邊界條件打開的（見設(shè)定邊界條件一節(jié)）。Figure1:速度入口面板定義速度你可以通過定義來確定入口速度。如果臨近速度入口的單元區(qū)域是移動(dòng)的（也就是說你使用旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系，多重坐標(biāo)系或者滑動(dòng)網(wǎng)格），你也可以指定相對(duì)速度和絕對(duì)速度。對(duì)于FLUENT"的渦流軸對(duì)稱問題，你還要指定渦流速度。定義流入速度的程序如下：選擇指定流動(dòng)方向的方法：在速度指定方法下拉菜單中選擇速度大小和方向、速度分量或者垂直于邊界的速度大小。如果臨近速度入口的單元區(qū)域是移動(dòng)的，你可以指定相對(duì)或絕對(duì)速度。相對(duì)于臨近單元區(qū)域或者參考坐標(biāo)系下拉列表的絕對(duì)速度。如果臨近單元區(qū)域是固定的，相對(duì)速度和絕對(duì)速度是相等的，這個(gè)時(shí)候不用察看下拉列表。如果你想要設(shè)定速度的大小和方向或者速度分量，而且你的幾何圖形是三維的，下一步你就要選擇定義矢量和速度分量的坐標(biāo)系。坐標(biāo)系就是前面所述的三種。設(shè)定適當(dāng)?shù)乃俣葏?shù)，下面將會(huì)介紹每一個(gè)指定方法。如果第一步中選擇的是速度的大小和方向，你需要在流入邊界條件中輸入速度矢量的大小以及方向。l如果是二維非軸對(duì)稱問題，或者你在第三步中選擇笛卡爾坐標(biāo)系，你需要定義流動(dòng)X,Y,和（在三維問題中）Z三個(gè)分量的大小。l如果是二維軸對(duì)稱問題，，或者第三步中使用柱坐標(biāo)系，請(qǐng)輸入流動(dòng)方向的徑向、軸向和切向的三個(gè)分量值。l如果你在第三步中選擇當(dāng)?shù)刂鴺?biāo)系，請(qǐng)輸入流動(dòng)方向的徑向、軸向和切向的三個(gè)分量值。并指定軸向的X,Y,和Z-分量以及坐標(biāo)軸起點(diǎn)的X,Y,和Z-坐標(biāo)的值。定義流動(dòng)方向的Figure1表明這些不同坐標(biāo)系矢量分量。如果你在定義速度的第一步中選擇速度大小以及垂直的邊界，你需要在流入邊界處輸入速度矢量的大小。如果你模擬二維軸對(duì)稱渦流，你也要輸入流向的切向分量。如果你在定義速度的第一步中選擇速度分量，你需要在流入邊界中輸入速度矢量的分量。l如果是二維非軸對(duì)稱問題，或者你在第三步中選擇笛卡爾坐標(biāo)系，你需要定義流動(dòng)X,Y,和（在三維問題中）Z三個(gè)分量的大小。l如果是模擬渦流的二維軸對(duì)稱問題，你需要在速度設(shè)定中設(shè)定軸向、徑向和旋轉(zhuǎn)速度，。l如果是第三步中使用柱坐標(biāo)系，請(qǐng)輸入流動(dòng)方向的徑向、軸向和切向的三個(gè)分量值，以及（可選）旋轉(zhuǎn)角速度。l如果你在第三步中選擇當(dāng)?shù)刂鴺?biāo)系，請(qǐng)輸入流動(dòng)方向的徑向、軸向和切向的三個(gè)分量值。并指定軸向的X,Y,和Z-分量以及坐標(biāo)軸起點(diǎn)的X,Y,和Z-坐標(biāo)的值。記住速度的正負(fù)分量和坐標(biāo)方向的正負(fù)是相同的。柱坐標(biāo)系下的速度的正負(fù)也是一樣。如果你在第一步中定義的是速度分量，并在模擬軸對(duì)稱渦流，你可以指定除了渦流速度之外的入口渦流角速度W相似地，如果你在第三步中使用柱坐標(biāo)或者當(dāng)?shù)刂鴺?biāo)系，你可以指定除切向速度之外的入口角速度W如果你指定W,v_q作為每個(gè)單元的Wr，其中r從起點(diǎn)到單元的距離。如果你指定渦流速度和渦流角速度或者切向速度和角速度，F(xiàn)LUEN噲將v_q和Wr加起來獲取每個(gè)單元的旋轉(zhuǎn)速度或者切向速度。定義溫度在解能量方程時(shí)，你需要在溫度場(chǎng)中的速度入口邊界設(shè)定流動(dòng)的靜溫。定義流出標(biāo)準(zhǔn)壓力如果你是用一種耦合解算器，你可以為速度入口邊界指定流出標(biāo)準(zhǔn)壓力。如果在流動(dòng)要在任何表面邊界處流出區(qū)域，表面會(huì)被處理為壓力出口，該壓力出口為流出標(biāo)準(zhǔn)壓力場(chǎng)中規(guī)定的壓力。（注意：這一影響和RAMPANT得到的速度遠(yuǎn)場(chǎng)邊界相似。定義湍流參數(shù)對(duì)于湍流計(jì)算，有幾種定義湍流參數(shù)的方法。至于選取哪種方法以及相關(guān)的輸入值請(qǐng)參閱確定湍流參數(shù)一節(jié)。湍流模型的相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)參閱湍流模型一章。定義輻射參數(shù)如果你打算使用P-1輻射模型、DTRME者DO模型，你就需要設(shè)定內(nèi)部發(fā)散率以及（可選）黑體溫度。詳情請(qǐng)參閱設(shè)定邊界條件一節(jié)（Rosseland不需要任何邊界條件的輸入）。定義組分質(zhì)量百分比如果你是用有限速度模型來模擬組分輸運(yùn)，你就需要設(shè)定組分質(zhì)量百分比。詳情請(qǐng)參閱組分邊界條件的定義。定義PDF/混合分?jǐn)?shù)參數(shù)如果你用PDF模型模擬燃燒，你就需要設(shè)定平均混合分?jǐn)?shù)以及混合分?jǐn)?shù)變化（如果你是用兩個(gè)混合分?jǐn)?shù)就還包括二級(jí)平均混合分?jǐn)?shù)和二級(jí)混合分?jǐn)?shù)變化）。具體情況如第三步定義邊界條件所述。定義預(yù)混和燃燒邊界條件如果使用與混合燃燒模型，你就需要設(shè)定發(fā)展變量。請(qǐng)見發(fā)展變量的邊界條件設(shè)八定。定義離散相邊界條件如果你是在模擬粒子的離散相，你就可以在速度入口設(shè)定粒子軌道詳情請(qǐng)參閱離散向模型的邊界設(shè)定。定義多相邊界條件對(duì)于多相流如果使用VOFcavitation或者代數(shù)滑移混合模型，你就需要指定所有二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)。詳情請(qǐng)參閱VOF模型、cavitation模型或者代數(shù)滑移混合模型的邊界設(shè)定。速度入口邊界條件的默認(rèn)設(shè)定速度入口邊界條件的默認(rèn)設(shè)定（國(guó)際單位）：TOC\o"1-5"\h\zTemperature300VelocityMagnitude0X-ComponentofFlowDirection1Y-ComponentofFlowDirection0Z-ComponentofFlowDirection0X-Velocity0Y-Velocity0Z-Velocity0Turb.KineticEnergy1Turb.DissipationRate1OutflowGaugePressure0速度入口邊界的計(jì)算程序FLUENT?用速度入口的邊界條件輸入計(jì)算流入流場(chǎng)的質(zhì)量流以及入口的動(dòng)量、能量和組分流量。本節(jié)介紹了通過速度入口邊界條件流入流場(chǎng)的算例，以及通過速度入口邊界條件流出流場(chǎng)的算例。流動(dòng)入口的速度入口條件處理使用速度入口邊界條件定義流入物理區(qū)域的模型，F(xiàn)LUENTS使用速度分量也使用標(biāo)量。這些標(biāo)量定義為邊界條件來計(jì)算入口質(zhì)量流速，動(dòng)量流量以及能量和化學(xué)組分的流量。鄰近速度入口邊界流體單元的質(zhì)量流速由下式計(jì)算：注意只有垂直于控制體表面的流動(dòng)分量才對(duì)流入質(zhì)量流速有貢獻(xiàn)。流動(dòng)出口的速度入口條件處理有時(shí)速度入口邊界條件用于流出物理區(qū)域的流動(dòng)。比如通過某一流域出口的流速已知，或者被強(qiáng)加在模型上，就需要用這一方法。注意：這種方法在使用之前必須保證流域內(nèi)的全部連續(xù)性。在分離解算器中，當(dāng)流動(dòng)通過速度入口邊界條件流出流場(chǎng)時(shí)，F(xiàn)LUENTS邊界條件中使用速度垂直于出口區(qū)域的速度分量。它不使用任何你所輸入的其它的邊界條件。除了垂直速度分量之外的所有流動(dòng)條件，都被假定為逆流的單元。在耦合解算器中，如果流動(dòng)流出邊界處的任何表面的區(qū)域，那一表面就會(huì)被看成壓力出口，這一壓力為OutflowGaugePressurefield中所規(guī)定的壓力。密度計(jì)算入口平面的密度既可以是常數(shù)也可以是溫度、壓力和/或組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（你在入口條件中輸入的）的函數(shù)。質(zhì)量入口邊界條件該邊界條件用于規(guī)定入口的質(zhì)量流量。為了實(shí)現(xiàn)規(guī)定的質(zhì)量流量中需要的速度，就要調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)厝肟诳倝?。這和壓力入口邊界條件是不同的，在壓力入口邊界條件中，規(guī)定的是流入駐點(diǎn)的屬性，質(zhì)量流量的變化依賴于內(nèi)部解。當(dāng)匹配規(guī)定的質(zhì)量和能量流速而不是匹配流入的總壓時(shí)，通常就會(huì)使用質(zhì)量入口邊界條件。比如：一個(gè)小的冷卻噴流流入主流場(chǎng)并和主流場(chǎng)混合，此時(shí)，主流的流速主要的由（不同的）壓力入口/出口邊界條件對(duì)控制。調(diào)節(jié)入口總壓可能會(huì)導(dǎo)致節(jié)的收斂，所以如果壓力入口邊界條件和質(zhì)量入口條件都可以接受，你應(yīng)該選擇壓力入口邊界條件。在不可壓流中不必使用質(zhì)量入口邊界條件，因?yàn)槊芏仁浅?shù)，速度入口邊界條件就已經(jīng)確定了質(zhì)量流。關(guān)于流動(dòng)邊界條件的概述請(qǐng)參閱流動(dòng)入口和出口一節(jié)。質(zhì)量入口邊界條件的輸入概述質(zhì)量入口邊界條件需要輸入：l質(zhì)量流速和質(zhì)量流量總溫（駐點(diǎn)溫度）l靜壓l流動(dòng)方向l湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算）l輻射參數(shù)（對(duì)于PT模型、DTRME者DO模型的計(jì)算）l化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)算）。l混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDE燃燒計(jì)算）。l發(fā)展變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）。l離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算）上面的所有值都由質(zhì)量入口面板輸入，它是從邊界條件打開的（見設(shè)定邊界條件節(jié)）。Figure1質(zhì):量流動(dòng)入口面板定義質(zhì)量流速度和流量你可以輸入通過質(zhì)量入口的質(zhì)量流速，然后FLUENT各這個(gè)值轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量，或者直接指定質(zhì)量流量。如果你設(shè)定規(guī)定的質(zhì)量流速，它將在內(nèi)部轉(zhuǎn)換為區(qū)域上的規(guī)定的統(tǒng)一質(zhì)量流量，這一區(qū)域由流速劃分。你也可以使用邊界輪廓或者自定義函數(shù)來定義質(zhì)量流量（不是質(zhì)量流速）。質(zhì)量流速或者流量的輸入如下：選擇質(zhì)量流速的方法：質(zhì)量流速或者質(zhì)量流量如果是質(zhì)量流速（默認(rèn)），在質(zhì)量流速框中輸入規(guī)定的質(zhì)量流速。注意：對(duì)于軸對(duì)稱問題，這一質(zhì)量流速是通過完整區(qū)域（2p-radian而不是1-radian部分的流速。如果選擇質(zhì)量流量。請(qǐng)?jiān)贛assFlux框中輸入質(zhì)量流量。注意：對(duì)于軸對(duì)稱問題，這一質(zhì)量流量是通過完整區(qū)域（2p-radian）而不是1-radian部分的流量。定義總溫在質(zhì)量流入口面板中的流入流體的總溫框中輸入總溫（駐點(diǎn)溫度）值。定義靜壓如果入口流動(dòng)是超聲速的，或者你打算用壓力入口邊界條件來對(duì)解進(jìn)行初始化，那么你必須指定靜壓（termedtheSupers。nic/lnitialGaugePressure）。只要流動(dòng)是壓聲速的，F(xiàn)LUEN噲忽略Supersonic/lnitialGaugePressure，它是由指定的駐點(diǎn)值來計(jì)算的。如果你打算使用壓力入口邊界條件來初始化解域，Supersonic/lnitialGaugePressure是與計(jì)算初始值的指定駐點(diǎn)壓力相聯(lián)系的，計(jì)算初始值的方法有各向同性關(guān)系式（對(duì)于可壓流）或者貝努力方程（對(duì)于不可壓流）。因此，對(duì)于壓聲速入口，它是在關(guān)于入口馬赫數(shù)（可壓流）或者入口速度（不可壓流）合理的估計(jì)之上設(shè)定的。需要記住的是這個(gè)靜壓和你在操作條件面板中的操作壓力是相關(guān)的。請(qǐng)參閱有關(guān)于壓力輸入和靜壓頭相關(guān)輸入的解釋。定義流動(dòng)方向你可以在壓力入口明確的定義流動(dòng)的方向，或者定義流動(dòng)垂直于邊界。對(duì)于使用分離解算器計(jì)算移動(dòng)區(qū)域問題，流動(dòng)方向?qū)⑹墙^對(duì)速度或者相對(duì)于網(wǎng)格相對(duì)速度，這取決于解算器面板中的絕對(duì)速度公式是否被激活。對(duì)于耦合解算器，流動(dòng)方向通常是絕對(duì)坐標(biāo)系中的。定義流動(dòng)方向的步驟如下，總結(jié)請(qǐng)參考概述中的Figure1。在方向指定下拉菜單中選擇指定流動(dòng)方向的方法，或者是方向矢量或者是垂直于邊界。如果你在第一步中選擇垂直于邊界，并且是在模擬軸對(duì)稱渦流，請(qǐng)輸入流動(dòng)適當(dāng)?shù)那邢蛩俣?，如果你選擇垂直于邊界并且你的流動(dòng)是二維或者三維軸對(duì)稱渦流，那就不需要流動(dòng)方向上的其它的附加輸入了。如果第一步中你選擇指定方向矢量，并且你的幾何外形是3維的，你就需要選擇定義矢量分量的坐標(biāo)系統(tǒng)。在坐標(biāo)系下拉菜單中選擇笛卡爾（X,Y,Z）坐標(biāo)，柱坐標(biāo)（半徑，切線和軸），或者局部柱坐標(biāo)。l如果是二維非軸對(duì)稱問題或者三維問題，你需要定義流動(dòng)X,Y,和（在三維問題中）Z三個(gè)分量的大小。l如果是二維軸對(duì)稱問題，，請(qǐng)輸入流動(dòng)方向的徑向、軸向和切向的三個(gè)分量值。定義湍流參數(shù)對(duì)于湍流計(jì)算，有幾種定義湍流參數(shù)的方法。至于選取哪種方法以及相關(guān)的輸入值請(qǐng)參閱確定湍流參數(shù)一節(jié)。湍流模型的相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)參閱湍流模型一章。定義輻射參數(shù)如果你打算使用P-1輻射模型、DTRME者DO模型，你就需要設(shè)定內(nèi)部發(fā)散率以及（可選）黑體溫度。詳情請(qǐng)參閱設(shè)定邊界條件一節(jié)（Rosseland不需要任何邊界條件的輸入）。定義組分質(zhì)量百分比如果你是用有限速度模型來模擬組分輸運(yùn)，你就需要設(shè)定組分質(zhì)量百分比。詳情請(qǐng)參閱組分邊界條件的定義。定義PDF/混合分?jǐn)?shù)參數(shù)如果你用PDF模型模擬燃燒，你就需要設(shè)定平均混合分?jǐn)?shù)以及混合分?jǐn)?shù)變化（如果你是用兩個(gè)混合分?jǐn)?shù)就還包括二級(jí)平均混合分?jǐn)?shù)和二級(jí)混合分?jǐn)?shù)變化）。具體情況如第三步定義邊界條件所述。定義預(yù)混和燃燒邊界條件如果使用與混合燃燒模型，你就需要設(shè)定發(fā)展變量。請(qǐng)見發(fā)展變量的邊界條件設(shè)’定。定義離散相邊界條件如果你是在模擬粒子的離散相，你就可以在速度入口設(shè)定粒子軌道詳情請(qǐng)參閱離散向模型的邊界設(shè)定。質(zhì)量流入口邊界的默認(rèn)設(shè)定質(zhì)量入口邊界條件的默認(rèn)設(shè)定（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位）為:MassFlow-Rate1TotalTemperature300Supersonic/lnitialGaugePressure0X-ComponentofFlowDirection1Y-ComponentofFlowDirection0Z-ComponentofFlowDirection0Turb.KineticEnergy1Turb.DissipationRate1質(zhì)量流入口邊界的計(jì)算程序?qū)θ肟趨^(qū)域使用質(zhì)量入口邊界條件，該區(qū)域的每一個(gè)表面的速度被計(jì)算出來，并且這一速度用于計(jì)算流入?yún)^(qū)域的相關(guān)解變量的流量。對(duì)于每一步迭代，調(diào)節(jié)計(jì)算速度以便于保證正確的質(zhì)量流的數(shù)值。你需要使用質(zhì)量流速、流動(dòng)方向、靜壓以及總溫來計(jì)算這個(gè)速度。有兩種指定質(zhì)量流速的方法。第一種方法是指定入口的總質(zhì)量流速m（dot）。第二種方法是指定質(zhì)量流量rv（每個(gè)單位面積的質(zhì)量流速）。如果指定總質(zhì)量流速，F(xiàn)LUENT"在內(nèi)部通過將總流量除以垂直于流向區(qū)域的總?cè)肟诿娣e得到統(tǒng)一質(zhì)量流量：如果使用直接質(zhì)量流量指定選項(xiàng)，可以使用輪廓文件或者自定義函數(shù)來指定邊界處的各種質(zhì)量流量。一旦在給定表面的rv值確定了，就必須確定表面的密度值r,以找到垂直速度V。密度獲取的方法依賴于所模擬的是不是理想氣體。下面檢查了各種情況：理想氣體的質(zhì)量流邊界的流動(dòng)計(jì)算如果是理想氣體，要用下式計(jì)算密度：如果入口是超音速，所使用的靜壓是設(shè)為邊界條件靜壓值。如果是亞音速靜壓是從入口表面單元內(nèi)部推導(dǎo)出來的。入口的靜溫是從總焓推出的，總焓是從邊界條件所設(shè)的總溫推出的。入口的密度是從理想氣體定律，使用靜壓和靜溫推導(dǎo)出來的。不可壓流動(dòng)的質(zhì)量流邊界的流動(dòng)計(jì)算如果是模擬非理想氣體或者液體，靜溫和總溫相同。入口處的密度很容易從溫度函數(shù)和（可選）組分質(zhì)量百分比計(jì)算出來的。速度用質(zhì)量入口邊界的計(jì)算程序中的方程計(jì)算出。質(zhì)量流邊界的流量計(jì)算要計(jì)算所有變量在入口處的流量，流速V和方程中變量的入口值一起使用。例如,質(zhì)量流量為rV,湍流動(dòng)能的流量為rkV。這些流量用于邊界條件來計(jì)算解過程的守恒方程。進(jìn)氣口邊界條件進(jìn)氣口邊界條件用于模擬具有指定損失系數(shù)、流動(dòng)方向以及環(huán)境（入口）壓力和溫度的進(jìn)氣口。進(jìn)氣口邊界的輸入進(jìn)氣口邊界需要輸入：I總壓即駐點(diǎn)壓力I總溫即駐點(diǎn)溫度。I流動(dòng)方向I靜壓I湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算）I輻射參數(shù)（對(duì)于P-1模型、DTRME者DO模型的計(jì)算）I化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)算）。I混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDE燃燒計(jì)算）。I發(fā)展變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）。I離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算）I二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)（對(duì)于多相流計(jì)算）I損失系數(shù)上面的所有值都由進(jìn)氣口面板輸入，它是從邊界條件打開的（見設(shè)定邊界條件一節(jié)）。上面的前十一項(xiàng)的設(shè)定和壓力入口邊界的設(shè)定一樣。下面介紹一下?lián)p失系數(shù)的設(shè)疋：Figure1:進(jìn)氣口面板指定損失系數(shù)FLUENT中的進(jìn)氣口模型，進(jìn)氣口假定為無限薄，通過進(jìn)氣口的壓降假定和流體的動(dòng)壓成比例，并以經(jīng)驗(yàn)公式確定你所應(yīng)用的損失系數(shù)。也就是說壓降Dp和通過進(jìn)氣口速度的垂直分量的關(guān)系為：其中r是流體密度，k_L為無量綱的損失系數(shù)。注意：Dp是流向壓降，因此即使是在回流中，進(jìn)氣口都會(huì)出現(xiàn)阻力。你可以定義通過進(jìn)氣口的損失系數(shù)為常量、多項(xiàng)式、分段線性函數(shù)或者垂向速度的分段多項(xiàng)式函數(shù)。定義這些函數(shù)的面板和定義溫度相關(guān)屬性的面板相同，詳情請(qǐng)參閱使用溫度相關(guān)函數(shù)定義屬性一節(jié)。進(jìn)氣扇邊界條件進(jìn)氣扇邊界條件用于定義具有特定壓力跳躍、流動(dòng)方向以及環(huán)境（進(jìn)氣口）壓力和溫度的外部進(jìn)氣扇流動(dòng)。進(jìn)氣扇邊界的輸入進(jìn)氣扇邊界需要輸入：I總壓即駐點(diǎn)壓力I總溫即駐點(diǎn)溫度。I流動(dòng)方向I靜壓I湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算）I輻射參數(shù)（對(duì)于P-1模型、DTRME者DO模型的計(jì)算）I化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)算）。I混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDE燃燒計(jì)算）。I發(fā)展變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）。I離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算）I二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)（對(duì)于多相流計(jì)算）I壓力跳躍上面的所有值都由進(jìn)氣扇面板輸入，它是從邊界條件打開的（見設(shè)定邊界條件一節(jié)）。上面的前十一項(xiàng)的設(shè)定和壓力入口邊界的設(shè)定一樣。下面介紹一下壓力跳躍的設(shè)定:Figure1:進(jìn)氣扇面板指定壓力跳躍所有的進(jìn)氣扇都被假定為無限薄，通過它的非連續(xù)壓升被指定為通過進(jìn)氣扇速度的函數(shù)。在倒流的算例中，進(jìn)氣扇被看成類似于具有統(tǒng)一的損失系數(shù)的出氣口。你可以定義通過進(jìn)氣扇的壓力跳躍為常量、多項(xiàng)式、分段線性函數(shù)或者垂向速度的分段多項(xiàng)式函數(shù)。定義這些函數(shù)的面板和定義溫度相關(guān)屬性的面板相同，詳情請(qǐng)參閱使用溫度相關(guān)函數(shù)定義屬性一節(jié)。壓力出口邊界條件壓力出口邊界條件需要在出口邊界處指定靜（gauge）壓。靜壓值的指定只用于壓聲速流動(dòng)。如果當(dāng)?shù)亓鲃?dòng)變?yōu)槌曀伲筒辉偈褂弥付▔毫α?，此時(shí)壓力要從內(nèi)部流動(dòng)中推斷。所有其它的流動(dòng)屬性都從內(nèi)部推出。在解算過程中，如果壓力出口邊界處的流動(dòng)是反向的，回流條件也需要指定。如果對(duì)于回流問題你指定了比較符合實(shí)際的值，收斂性困難就會(huì)被減到最小。FLUENT還提供了使用輻射平衡出口邊界條件，詳情請(qǐng)參閱定義靜壓一節(jié)。關(guān)于流動(dòng)邊界的概述請(qǐng)參閱流動(dòng)入口和出口一節(jié)。壓力出口邊界的輸入概述壓力出口邊界條件需要輸入：l靜壓l回流條件I總溫即駐點(diǎn)溫度（用于能量計(jì)算）。l湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算）I化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)算）。I混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDE燃燒計(jì)算）。I發(fā)展變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）。I二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)（對(duì)于多相流計(jì)算）I輻射參數(shù)（對(duì)于P-1模型、DTRME者DO模型的計(jì)算）I離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算）上面的所有值都由壓力出口面板輸入，它是從邊界條件打開的（見設(shè)定邊界條件一節(jié)）。Figure1:壓力出口面板定義靜壓要在壓力出口邊界設(shè)定靜壓，請(qǐng)?jiān)趬毫Τ隹诿姘逶O(shè)定適當(dāng)?shù)腉auge壓力值。這一值只用于壓聲速。如果出現(xiàn)當(dāng)?shù)爻曀偾闆r，壓力要從上游條件推導(dǎo)出來。需要記住的是這個(gè)靜壓和你在操作條件面板中的操作壓力是相關(guān)的。請(qǐng)參閱有關(guān)于壓力輸入和靜壓頭相關(guān)輸入的解釋。FLUENTS提供了使用平衡出口邊界條件的選項(xiàng)。要使這個(gè)選項(xiàng)激活，打開輻射平衡壓力分布。當(dāng)這一功能被激活時(shí)，指定的gauge壓力只用于邊界處的最小最小半徑位置（相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸）。其余邊界的靜壓是從輻射速度可忽略不計(jì)的假定中計(jì)算出來的，壓力梯度由下是給出：其中r是從旋轉(zhuǎn)軸的距離，v_q是切向速度。即使旋轉(zhuǎn)速度為零也可以使用這一邊界條件。例如，它可以用于計(jì)算通過具有導(dǎo)流葉片的環(huán)面流動(dòng)。注意：輻射平衡出口條件，只用于三維或者軸對(duì)稱渦流計(jì)算。定義回流條件與你所使用的模型一致的回流屬性會(huì)出現(xiàn)在壓力出口面板中。指定的值只用于通過出口進(jìn)入的流動(dòng)。I在包含能量的計(jì)算中要設(shè)定回流總溫。l對(duì)于湍流計(jì)算，有幾種定義湍流參數(shù)的方法。至于采用哪種方法，需要輸入哪些值，請(qǐng)參閱決定湍流參數(shù)一節(jié)。湍流模型的相關(guān)介紹請(qǐng)參閱湍流模型一節(jié)。I如果你是用有限速度模型來模擬組分輸運(yùn)，你需要在組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)框中設(shè)定回流組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。詳情請(qǐng)參閱組分邊界條件的設(shè)定。I如果你是使用PDF或者混合分?jǐn)?shù)模型來模擬燃燒，你需要設(shè)定回流混合分?jǐn)?shù)以及變化值，詳情請(qǐng)參閱定義邊界條件一節(jié)的第三步。I如果使用預(yù)混合燃燒模型，你需要設(shè)定回流發(fā)展變量。詳情請(qǐng)參閱發(fā)展變量邊界條件的設(shè)定。I如果你在模擬多相流動(dòng)，你需要在體積分?jǐn)?shù)框中設(shè)定二級(jí)相的回流體積分?jǐn)?shù)。詳情請(qǐng)參閱VOF模型、Cavitation模型以及ASM莫型邊界條件的設(shè)定。I如果產(chǎn)生回流，你所指定的Gauge壓力將作為總壓使用，所以你不必明確的指定回流壓力值。這一算例中，流動(dòng)方向垂直于邊界。如果鄰近壓力出口的單元區(qū)域是移動(dòng)的（也就是說，如果你使用旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系、多重參考坐標(biāo)系、混合平面或者滑移網(wǎng)格）而且你是用分離解算器，那么速度對(duì)總壓的動(dòng)態(tài)貢獻(xiàn)（參閱定義總壓和總溫一節(jié)中的方程1）將是絕對(duì)或者相對(duì)于單元區(qū)域的運(yùn)動(dòng)，這取決于解面板中的絕對(duì)速度公式是否被激活。對(duì)于耦合解算器，定義總壓和總溫一節(jié)中方程1的速度（或者定義總壓和總溫一節(jié)中的方程3的馬赫數(shù)）通常是在絕對(duì)坐標(biāo)系中。即使在收斂解中沒有回流，你也應(yīng)該設(shè)定比較現(xiàn)實(shí)的值來最小化收斂的困難，這是因?yàn)榛亓髟谟?jì)算過程中確實(shí)出現(xiàn)了。定義輻射參數(shù)如果你打算使用P-1輻射模型、DTRME者DO模型，你就需要設(shè)定內(nèi)部發(fā)散率以及（可選）黑體溫度。詳情請(qǐng)參閱設(shè)定邊界條件一節(jié)（Rosseland不需要任何邊界條件的輸入）。定義離散相邊界條件如果你是在模擬粒子的離散相，你就可以在速度入口設(shè)定粒子軌道詳情請(qǐng)參閱離散向模型的邊界設(shè)定。壓力出口邊界的默認(rèn)設(shè)定Defaultsettings（inSI）forpressureoutletboundaryconditionsareasfollows:GaugePressure0BackflowTotalTemperature300BackflowTurb.KineticEnergy1BackflowTurb.DissipationRate1壓力出口邊界的計(jì)算程序在壓力出口，F(xiàn)LUEN使用出口平面p_s處的流體靜壓作為邊界條件的壓力，其它所有的條件從區(qū)域內(nèi)部推導(dǎo)出來。壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件FLUENTS使用的壓力遠(yuǎn)場(chǎng)條件用于模擬無窮遠(yuǎn)處的自由流條件，其中自由流馬赫數(shù)和靜態(tài)條件被指定了。壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件通常被稱為典型邊界條件，這是因?yàn)樗褂玫湫偷男畔ⅲɡ杪蛔兞浚﹣泶_定邊界處的流動(dòng)變量。這一邊界條件只應(yīng)用于當(dāng)密度是用理想氣體定律計(jì)算出來的情況。不可以適用于其它情況要有效地近似無限遠(yuǎn)處的條件，你必須建這個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)放到所關(guān)心的計(jì)算物體的足夠遠(yuǎn)處。例如，在機(jī)翼升力計(jì)算中遠(yuǎn)場(chǎng)邊界一般都要設(shè)到20倍弦長(zhǎng)的圓周之外。關(guān)于流動(dòng)邊界的概述，請(qǐng)參閱流動(dòng)入口和出口一節(jié)。壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界的輸入概述壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件需要輸入：l靜壓l馬赫數(shù)l溫度l流動(dòng)方向l湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算）l輻射參數(shù)（對(duì)于P-1模型、DTRME者DO模型的計(jì)算）l化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)算）。l離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算）上面的所有值都由壓力遠(yuǎn)場(chǎng)面板輸入（Figure1）,它是從邊界條件打開的（見設(shè)定邊界條件一節(jié)）。Figure1:壓力遠(yuǎn)場(chǎng)面板定義靜壓、馬赫數(shù)和靜溫。要設(shè)定遠(yuǎn)場(chǎng)邊界的靜壓和靜溫，請(qǐng)?jiān)趬毫h(yuǎn)場(chǎng)面板中輸入適當(dāng)?shù)腉auge壓力值和溫度值以及馬赫數(shù)。馬赫數(shù)可以是亞音速，音速或者超音速。定義流動(dòng)方向通過設(shè)定方向矢量的分量，你可以定義壓力遠(yuǎn)場(chǎng)的流動(dòng)方向。如果是二維非軸對(duì)稱問題或者三維問題請(qǐng)?jiān)趬毫h(yuǎn)場(chǎng)面板中輸入劉道方向上適當(dāng)?shù)腦,Y和（三維問題）Z分量。如果是二維軸對(duì)稱問題請(qǐng)輸入適當(dāng)?shù)膹较颉⑤S向以及（如果模擬軸對(duì)稱渦流）切向流動(dòng)分量。定義湍流參數(shù)對(duì)于湍流計(jì)算，有幾種方法來定義湍流參數(shù)。至于哪種方法合適該輸入哪些相應(yīng)數(shù)值請(qǐng)參閱決定湍流參數(shù)一節(jié)。湍流模型是在"湍流模型"一章中介紹定義輻射參數(shù)如果你打算使用P-1輻射模型、DTRME者DO模型，你就需要設(shè)定內(nèi)部發(fā)散率以及（可選）黑體溫度。詳情請(qǐng)參閱設(shè)定邊界條件一節(jié)（Rosseland不需要任何邊界條件的輸入）。定義組分輸運(yùn)參數(shù)如果你用有限速度模型來模擬組分輸運(yùn)，你需要在組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)框中設(shè)定組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，詳情請(qǐng)參閱組分的邊界條件定義。定義離散相邊界條件如果你是在模擬粒子的離散相，你就可以在壓力入口設(shè)定粒子軌道詳情請(qǐng)參閱離散向模型的邊界設(shè)定。壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件的默認(rèn)設(shè)定Defaultsettings（inSI）forpressurefar-fieldboundaryconditionsareasfollows:GaugePressure0TOC\o"1-5"\h\zMachNumber0.6Temperature300X-ComponentofFlowDirection1Y-ComponentofFlowDirection0Z-ComponentofFlowDirection0Turb.KineticEnergy1Turb.DissipationRate1壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界的計(jì)算程序?qū)τ诖怪庇谶吔绲囊痪S流動(dòng)在引入黎曼不變量（特征變量）的基礎(chǔ)上，壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件是非反射邊界條件。對(duì)于壓聲速流動(dòng)，有兩個(gè)黎曼不變量，它符合入射波和反射波：其中V_n垂直于邊界的速度量，c是當(dāng)?shù)芈曀?，c為氣體比熱比。下標(biāo)？是指應(yīng)用于無窮遠(yuǎn)處的條件，下標(biāo)i是用于內(nèi)部區(qū)域的條件（即鄰近于邊界表面的單元）V將這兩個(gè)變量相加減有如下兩式：其中V_n和c變成邊界處應(yīng)用的垂直速度分量值以及聲速值。在通過流動(dòng)出口的表面，切向分速度和焓有內(nèi)部區(qū)域推導(dǎo)出來，在流入表面這些被指定為自由流的值。使用V_n,c,切向速度分量以及熵可以計(jì)算出邊界表面的密度、速度、溫度以及壓力值。質(zhì)量出口邊界條件當(dāng)流動(dòng)出口的速度和壓力在解決流動(dòng)問題之前是未知時(shí)，F(xiàn)LUENT"使用質(zhì)量出口邊界條件來模擬流動(dòng)。你不需要定義流動(dòng)出口邊界的任何條件（除非你模擬輻射熱傳導(dǎo)、粒子的離散相或者分離質(zhì)量流）：FLUENT"從內(nèi)部推導(dǎo)所需要的信息。然而，重要的是要知道這一邊界類型的限制。注意：下面的幾種情況不能使用質(zhì)量出口邊界條件：l如果包含壓力出口，請(qǐng)使用壓力出口邊界條件l如果模擬可壓流l如果模擬變密度的非定常流，即使流動(dòng)是不可壓的也不行。關(guān)于流動(dòng)邊界的概述，請(qǐng)參閱流動(dòng)入口和出口一節(jié)。質(zhì)量出口邊界的FLUEN■處理FLUENT在質(zhì)量出口邊界使用的邊界條件為：l所有的流動(dòng)變量具有零擴(kuò)散流量l全部的質(zhì)量平衡修正流出單元應(yīng)用零擴(kuò)散流量意味著流出邊界的平面是由區(qū)域內(nèi)部推導(dǎo)出來，而對(duì)上游流動(dòng)沒有影響。當(dāng)流出邊界面積不變時(shí)，在假定與完全發(fā)展的流動(dòng)相容的基礎(chǔ)上,FLUENT使用相應(yīng)的推導(dǎo)程序，更新流出速度和壓力。FLUENTS流出邊界所應(yīng)用的零擴(kuò)散流量條件在物理上接近于完全發(fā)展流動(dòng)。所謂的完全發(fā)展流動(dòng)是指在流動(dòng)方向上流動(dòng)速度輪廓（和/或其它諸如溫度屬性的輪廓）不改變。注意，在質(zhì)量出口邊界條件中垂直于流向可能會(huì)由速度梯度。只有在垂直于出口平面的擴(kuò)散流量被假定為零。使用質(zhì)量出口邊界正如前面所述，質(zhì)量出口邊界條件要保證流動(dòng)是完全發(fā)展的，出口方向上的所有流動(dòng)變量的擴(kuò)散流量為零。但是，你也可以在流動(dòng)沒有完全發(fā)展的物理邊界定義質(zhì)量出口邊界條件，在這種情況下你首先要有把握保證出口處的零擴(kuò)散流量對(duì)流動(dòng)解沒有很大的影響。下面是使用質(zhì)量出口邊界的一個(gè)例子：l質(zhì)量出口邊界的法向梯度可以忽略不計(jì)：下圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的二維問題，有幾個(gè)可能的質(zhì)量出口邊界。位置（D）表明流動(dòng)邊界在通風(fēng)口的出口。在這里，假定對(duì)流占支配優(yōu)勢(shì)，邊界條件非常符合，質(zhì)量出口的位置也很得當(dāng)。位置（C）是在通風(fēng)口出口的上游，在這里流動(dòng)是完全發(fā)展的。因此質(zhì)量出口邊界條件在這里也很合適。Figure1:質(zhì)量出口邊界位置的選擇I質(zhì)量出口邊界的錯(cuò)誤位置：位置（B）表明質(zhì)量出口邊界在后向表面步中，接近流動(dòng)的再附著點(diǎn)。這樣的選擇是錯(cuò)誤的，因?yàn)樵诨亓鼽c(diǎn)處垂直于出口表面的梯度相當(dāng)?shù)拇?，它?huì)對(duì)流場(chǎng)上游有很大的影響。因?yàn)橘|(zhì)量出口邊界條件忽略這些流動(dòng)的軸向梯度，所以位置（B）是一個(gè)較差的質(zhì)量出口邊界。出口位置應(yīng)該移到再附著點(diǎn)的下游。I位置（A）是第二個(gè)質(zhì)量出口邊界的錯(cuò)誤位置。在這里流動(dòng)又通過質(zhì)量出口邊界回流到FLUENT計(jì)算域中。像這種情況，F(xiàn)LUENTS算就不會(huì)收斂，計(jì)算的結(jié)果根本就沒有用。這是因?yàn)楫?dāng)流動(dòng)通過質(zhì)量出口又回流到計(jì)算區(qū)域時(shí)，通過計(jì)算區(qū)域的質(zhì)量流速是浮動(dòng)的或者是未定義的。除此之外，當(dāng)通過質(zhì)量出口流入計(jì)算區(qū)域時(shí)，流動(dòng)的標(biāo)量屬性是未定義的（FLUENT在流域內(nèi)使用鄰近于質(zhì)量出口流體的溫度來選擇溫度）。因此你應(yīng)該以懷疑的觀點(diǎn)來察看包括通過質(zhì)量出口進(jìn)入流域的所有計(jì)算。對(duì)于這樣的計(jì)算，推薦使用壓力出口邊界條件。注意：如果在計(jì)算中的任何點(diǎn)有回流流過質(zhì)量出口邊界，甚至解的最后結(jié)果不排除到區(qū)域內(nèi)有任何的回流，收斂性都會(huì)受到影響。這一情況在湍流中尤其要注意。質(zhì)量流分離邊界條件在FLUENTS，可能會(huì)使用多重質(zhì)量出口邊界并指定流過邊界的每一部分流動(dòng)速度。在質(zhì)量出口面板，設(shè)定流速權(quán)重以表明是哪一部分質(zhì)量出口通過邊界。Figure1:TheOutflowPanel流速權(quán)重是一個(gè)權(quán)因子：流速權(quán)重在所有的質(zhì)量出口默認(rèn)為1。如果所有的流動(dòng)出口邊界是等分的或者只有一個(gè)質(zhì)量出口邊界，你就不必改變權(quán)重因子。FLUENTS依比例決定通過所有質(zhì)量出口邊界的流動(dòng)速度以獲取相等的分?jǐn)?shù)。因此，如果你有兩個(gè)出口邊界，并且希望通過每一個(gè)邊界的流動(dòng)為總流動(dòng)的一半，你就不需要輸入其它的東西了。然而如果你希望其中一個(gè)邊界流出的為75%另一個(gè)為25%那么就必須明確的指定兩個(gè)流速權(quán)重，也就是其中一個(gè)邊界為0.75，另一個(gè)為0.25。注意如果你指定一個(gè)出口的流速權(quán)重為0.75，另一個(gè)不指定也就是默認(rèn)為1,那么流過每一個(gè)邊界的分別為：Boundary1=0.75/（0.75+1.0）=0.429或者42.9%Boundary2=1.0/（0.75+1.0）=0.571或者57.1%質(zhì)量出口邊界的輸入質(zhì)量出口邊界的輻射輸入一般說來，對(duì)于質(zhì)量出口邊界你不需要設(shè)定任何邊界條件。然而，如果你打算使用P-1輻射模型、DTRME者DO模型，你就需要在出口面板設(shè)定內(nèi)部發(fā)散率以及（可選）黑體溫度。詳情請(qǐng)參閱設(shè)定輻射邊界條件一節(jié)。內(nèi)部發(fā)散率的默認(rèn)設(shè)定為1，黑體溫度的默認(rèn)值為300。定義離散相邊界條件如果你是在模擬粒子的離散相，你就可以在壓力入口設(shè)定粒子軌道詳情請(qǐng)參閱離散相模型的邊界設(shè)定。通風(fēng)口邊界條件通風(fēng)口邊界條件用于模擬具有指定損失系數(shù)以及周圍（流出）環(huán)境壓力和溫度的通風(fēng)口。通風(fēng)口邊界的輸入通風(fēng)口邊界需要輸入：l靜壓l回流條件l總溫即駐點(diǎn)溫度（用于能量計(jì)算）。l湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算）l化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)算）。l混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDE燃燒計(jì)算）。l發(fā)展變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）。l二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)（對(duì)于多相流計(jì)算）l輻射參數(shù)（對(duì)于P-1模型、DTRME者DO模型的計(jì)算）l離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算）l損失系數(shù)上面的所有值都由通風(fēng)口面板輸入（Figure1）,它是從邊界條件打開的（見設(shè)定邊界條件一節(jié)）。前四項(xiàng)的指定方法和壓力出口邊界的方法相同。詳情請(qǐng)參閱壓力出口邊界的輸入一節(jié)。損失系數(shù)的指定在指定損失系數(shù)一節(jié)中描述。Figure1:通風(fēng)口面板指定損失系數(shù)通風(fēng)口被假定為無限薄，而且通過通風(fēng)口的壓降被假定與流體的動(dòng)壓頭成比例，同時(shí)也要使用決定損失系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。壓降Dp和垂直于通風(fēng)口的速度分量v之間的關(guān)系式如下：其中r是流體密度，k_L無量綱損失系數(shù)。注意：Dp是流向壓降，因此即使是在回流中，通風(fēng)口都會(huì)出現(xiàn)阻力。你可以定義通過通風(fēng)口的損失系數(shù)為常量、多項(xiàng)式、分段線性函數(shù)或者垂向速度的分段多項(xiàng)式函數(shù)。定義這些函數(shù)的面板和定義溫度相關(guān)屬性的面板相同，詳情請(qǐng)參閱使用溫度相關(guān)函數(shù)定義屬性一節(jié)。排氣扇邊界條件排氣扇邊界條件用于模擬具有指定壓力跳躍和周圍（流出）環(huán)境壓力的外部排氣扇排氣扇邊界條件的輸入排氣扇邊界條件需要輸入：l靜壓l回流條件I總溫即駐點(diǎn)溫度（用于能量計(jì)算）。l湍流參數(shù)（對(duì)于湍流計(jì)算）I化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（對(duì)于組分計(jì)算）。I混合分?jǐn)?shù)和變化（對(duì)于PDE燃燒計(jì)算）。I發(fā)展變量（對(duì)于預(yù)混和燃燒計(jì)算）。I二級(jí)相的體積分?jǐn)?shù)（對(duì)于多相流計(jì)算）I輻射參數(shù)（對(duì)于P-1模型、DTRME者DO模型的計(jì)算）I離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算）I壓力跳躍上面的所有值都由排氣扇面板輸入（Figure1）,它是從邊界條件打開的（見設(shè)定邊界條件一節(jié)）。前四項(xiàng)的指定方法和壓力出口邊界的方法相同。詳情請(qǐng)參閱壓力出口邊界的輸入一節(jié)。壓力跳躍的指定在指定壓力跳躍一節(jié)中描述。Figure1:TheExhaustFanPanel指定壓力跳躍FLUENT中模擬了排氣扇，排氣扇被假定為無限薄，并且通過排氣扇具有不連續(xù)的壓力升高，它是垂直于排氣扇的當(dāng)?shù)亓黧w速度的函數(shù)。你可以定義通過排氣扇的壓力跳躍為常量、多項(xiàng)式、分段線性函數(shù)或者分段多項(xiàng)式函數(shù)。定義這些函數(shù)的面板和定義溫度相關(guān)屬性的面板相同，詳情請(qǐng)參閱使用溫度相關(guān)函數(shù)定義屬性一節(jié)。模擬排氣扇必須小心謹(jǐn)慎，要保證通過排氣扇向前的流動(dòng)壓力有所升高。在回流算例中，排氣扇被看成具有同一損失系數(shù)的進(jìn)氣口。壁面邊界條件壁面邊界條件用于限制流體和固體區(qū)域。在粘性流動(dòng)中，壁面處默認(rèn)為非滑移邊界條件，但是你也可以根據(jù)壁面邊界區(qū)域的平動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)來指定切向速度分量，或者通過指定剪切來模擬滑移壁面（你也可以在FLUENT"用對(duì)稱邊界類型來模擬滑移壁面，但是使用對(duì)稱邊界就需要在所有的方程中應(yīng)用對(duì)稱條件。詳情請(qǐng)參閱對(duì)稱邊界條件一節(jié)）。在當(dāng)?shù)亓鲌?chǎng)的詳細(xì)資料基礎(chǔ)上可以計(jì)算出流體和壁面之間的剪應(yīng)力和熱傳導(dǎo)。壁面邊界的輸入概述壁面邊界條件需要輸入下列信息：l熱邊界條件（對(duì)于熱傳導(dǎo)計(jì)算）l速度邊界條件（對(duì)于移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)壁面）l剪切（對(duì)于滑移壁面，此項(xiàng)可選可不選）l壁面粗糙程度（對(duì)于湍流，此項(xiàng)可選可不選）l組分邊界條件（對(duì)于組分計(jì)算）l化學(xué)反應(yīng)邊界條件（對(duì)于壁面反應(yīng)）l輻射邊界條件（對(duì)于P-1模型、DTRME者DO模型的計(jì)算）l離散相邊界條件（對(duì)于離散相計(jì)算）在壁面處定義熱邊界條件如果你在解能量方程，你就需要在壁面邊界處定義熱邊界條件。在FLUENT中有五種類型的熱邊界條件：l固定熱流量l固定溫度l對(duì)流熱傳導(dǎo)l外部輻射熱傳導(dǎo)l外部輻射熱傳導(dǎo)和對(duì)流熱傳導(dǎo)的結(jié)合如果壁面區(qū)域是雙邊壁面（在兩個(gè)區(qū)域之間形成界面的壁面，如共軛熱傳導(dǎo)問題中的流/固界面）就可以得到這些熱條件的子集，但是你也可以選擇壁面的兩邊是否耦合。詳情請(qǐng)參閱在壁面處定義熱邊界條件。下面各節(jié)介紹了每一類型的熱條件的輸入。如果壁面具有非零厚度，你還應(yīng)該設(shè)定壁面處薄壁面熱阻和熱生成的相關(guān)參數(shù)，詳情請(qǐng)參閱在壁面處定義熱邊界條件。熱邊界條件由壁面面板輸入（Figure1）,它是從邊界條件打開的（見設(shè)定邊界條件一節(jié)）。Figure1:壁面面板對(duì)于固定熱流量條件，在熱條件選項(xiàng)中選擇熱流量。然后你就可以在熱流量框中設(shè)定壁面處熱流量的適當(dāng)數(shù)值。設(shè)定零熱流量條件就定義了絕熱壁，這是壁面的默認(rèn)條件。選擇固定溫度條件，在壁面面板中的熱條件選項(xiàng)中選擇溫度選項(xiàng)。你需要指定壁面表面的溫度。壁面的熱傳導(dǎo)可以用溫度邊界條件一節(jié)中的方程1或3來計(jì)算。對(duì)于對(duì)流熱傳導(dǎo)壁面，在熱條件中選擇對(duì)流。輸入熱傳導(dǎo)系數(shù)以及自有流溫度，F(xiàn)LUENT就會(huì)用對(duì)流熱傳導(dǎo)邊界條件中的方程1來計(jì)算壁面的熱傳導(dǎo)。如果你所模擬的是從外界而來的輻射熱傳導(dǎo)，你可以在壁面面板中激活輻射選項(xiàng)，然后設(shè)定外部發(fā)射率以及外部輻射溫度。如果選擇混合選項(xiàng)，你就可以選擇對(duì)流和輻射結(jié)合的熱條件。對(duì)于這種條件，你需要設(shè)定熱傳導(dǎo)系數(shù)、自由流溫度、外部發(fā)射率以及外部輻射溫度。默認(rèn)情況下壁面厚度為零。然而你可以結(jié)合任何的熱條件來模擬兩個(gè)區(qū)域之間材料的薄層。例如：你可以模擬兩個(gè)流體區(qū)域之間的薄金屬片的影響，固體區(qū)域上的薄層或者兩個(gè)固體區(qū)域之間的接觸阻力。FLUEN會(huì)解一維熱傳導(dǎo)方程來計(jì)算壁面所提供的熱阻以及壁面內(nèi)部的熱生成。在熱傳導(dǎo)計(jì)算中要包括這些影響，你就需要指定材料的類型，壁面的厚度以及壁面的熱生成速度。在材料名字下拉菜單中選擇材料類型，然后在壁面厚度框中指定厚度。壁面的熱阻為Dx/k，其中k是壁面材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)，Dx是壁面厚度。你所設(shè)定的熱邊界條件將在薄壁面的外部指定，如圖2所示，其中T_b壁面處所指定的固定溫度。Figure2:熱條件被指定在薄壁面的外側(cè)在熱生成速度框中指定壁面內(nèi)部熱生成速度。這一選項(xiàng)是非常有用的，比方說，模擬已知電能分布的印刷電路板。如果壁面區(qū)域的每一邊是流體或者固體區(qū)域。當(dāng)你具有這類壁面區(qū)域的網(wǎng)格讀入到FLUENT一個(gè)陰影區(qū)域會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生，以便于壁面的每一邊都是清楚的壁面區(qū)域。在壁面區(qū)域面板中，陰影區(qū)域的名字將在陰影表面區(qū)域框中顯示出來。你可以選擇在每一個(gè)區(qū)域指定不同的熱條件或者將兩個(gè)區(qū)域耦合：l要耦合壁面的兩個(gè)邊，在熱條件選項(xiàng)中選擇耦合選項(xiàng)（只有壁面是雙邊時(shí)這一選項(xiàng)才會(huì)出現(xiàn)在壁面面板中）。不需要輸入任何附加的熱邊界信息，因?yàn)榻馑闫鲿?huì)直接從相鄰單元的解中計(jì)算出熱傳導(dǎo)。然而你可以指定材料類型、壁面厚度以及熱生成速度來計(jì)算壁面熱阻，詳情請(qǐng)參閱壁面處熱邊界條件的定義一節(jié)。注意，你所設(shè)定的壁面每一邊的阻抗參數(shù)會(huì)自動(dòng)分配給它的陰影壁面區(qū)域。指定壁面內(nèi)的熱生成速度是很有用的，比如，模擬已知電能分布但是不知道熱流量或者壁面溫度的印刷電路板。l要解耦壁面的兩個(gè)邊，并為每一個(gè)邊指定不同的熱條件，在熱條件類型中選擇溫度或者熱流作為熱條件類型（對(duì)于雙邊壁面，不應(yīng)用對(duì)流和熱輻射）。壁面和它的陰影之間的關(guān)系會(huì)被保留，以便于你在以后可以再次耦合它們。你需要設(shè)定所選的熱條件的相關(guān)參數(shù)，前面對(duì)這方面的內(nèi)容已經(jīng)敘述過了不再重復(fù)。兩個(gè)非耦合壁面具有不同的厚度，并且相互之間有效地絕緣。如果對(duì)于非耦合壁面指定非零厚度的壁面，你所設(shè)定的熱邊界條件就會(huì)在兩個(gè)薄壁的外邊的那個(gè)邊指定，如圖3所示，其中T_b1和T_b2分別是兩個(gè)壁面的溫度或者熱流量。k_w1和k_w2時(shí)耦合薄壁面的熱傳導(dǎo)率。注意圖3中兩個(gè)壁面之間的缺口并不是模型的一部分，它只是在圖形中用來表明每一個(gè)非耦合壁面的熱邊界條件在哪里應(yīng)用。Figure3:熱條件在非耦合薄壁的外邊指定對(duì)移動(dòng)壁面定義速度條件如果你希望在計(jì)算中包括壁面的切向運(yùn)動(dòng)，你就需要定義平動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)速度。壁面速度條件在壁面面板的運(yùn)動(dòng)部分輸入，在這里你可以激活面板底部的移動(dòng)壁面選項(xiàng)來顯示和編輯，此時(shí)壁面面板會(huì)擴(kuò)大顯示為下圖：Figure1:移動(dòng)壁面的壁面面板如果鄰近壁面的單元區(qū)域是移動(dòng)的，（比如你使用移動(dòng)參考系或者滑動(dòng)網(wǎng)格）你可以激活相對(duì)鄰近單元區(qū)域選項(xiàng)來選擇指定的相對(duì)移動(dòng)區(qū)域的移動(dòng)速度。如果指定相對(duì)速度，那么相對(duì)速度為零意味著在相對(duì)坐標(biāo)系中壁面是靜止的，因此在絕對(duì)坐標(biāo)系中以相對(duì)于鄰近單元的速度運(yùn)行。如果選擇絕對(duì)速度（激活絕對(duì)選項(xiàng)），速度為零就意味著避免在絕對(duì)坐標(biāo)系中是靜止的，而且以相對(duì)于鄰近單元的速度以動(dòng)，但是在相對(duì)坐標(biāo)系中方向相反。如果你使用一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)參考系、滑動(dòng)網(wǎng)格或者混合平面，并且你希望壁面固定在移動(dòng)參考系上。推薦你指定相對(duì)速度（默認(rèn)）而不是絕對(duì)速度。然后，如果你修改鄰近單元區(qū)域的速度，就像你指定絕對(duì)速度一樣，你就不需要對(duì)壁面速度做任何改變。注意：如果鄰近單元不是移動(dòng)的那么它和相對(duì)選項(xiàng)是等同的。對(duì)于包括線性，壁面邊界是平動(dòng)的問題（如以移動(dòng)帶作為壁面的矩形導(dǎo)管），你可以激活平動(dòng)選項(xiàng)，并指定壁面速度和方向（X,Y,Z矢量）。作為默認(rèn)值，通過指定平動(dòng)速度為零，壁面移動(dòng)是未被激活的。對(duì)于包括轉(zhuǎn)動(dòng)壁面運(yùn)動(dòng)的問題，你可以激活轉(zhuǎn)動(dòng)選項(xiàng)，并對(duì)指定的旋轉(zhuǎn)軸定義旋轉(zhuǎn)速度。要定義軸，請(qǐng)?jiān)O(shè)定旋轉(zhuǎn)軸方向和和旋轉(zhuǎn)軸原點(diǎn)。這一軸和鄰近單元區(qū)域所使用的旋轉(zhuǎn)軸是無關(guān)的，而且和其它的壁面旋轉(zhuǎn)軸無關(guān)。對(duì)于三維問題旋轉(zhuǎn)軸是通過指定坐標(biāo)原點(diǎn)的矢量，它平行于在旋轉(zhuǎn)軸方向框中指定的從（0,0,0）到（X,Y,Z）的矢量。對(duì)于二維問題，你只需要指定旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)軸是通過指定點(diǎn)的z向矢量。對(duì)于二維軸對(duì)稱問題，你不必定義旋轉(zhuǎn)軸：通常是繞x軸旋轉(zhuǎn)，起點(diǎn)為（0,0）。需要注意的是，只有在壁面限制表面的旋轉(zhuǎn)時(shí)，模擬切向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才是正確的（比如圓環(huán)或者圓柱）。還要注意只有對(duì)靜止參考系內(nèi)的壁面才能指定旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如定義壁面處熱邊界條件所討論的，當(dāng)你讀入具有雙邊壁面的網(wǎng)格時(shí)（它在流/固區(qū)域形成界面），會(huì)自動(dòng)形成陰影區(qū)域來區(qū)分壁面區(qū)域的每一邊。對(duì)于雙邊壁面，壁面和陰影區(qū)域可能指定不同的運(yùn)動(dòng)，而不管它們耦合與否。然而需要注意的是，你不能指定鄰近固體區(qū)域的壁面（或陰影）的運(yùn)動(dòng)。模擬滑移壁面作為默認(rèn)，無粘流動(dòng)的壁面是非滑移條件，但是在FLUENT中，你可以指定零或非零剪切來模擬滑移壁面。要指定剪切，在壁面面板中選擇指定剪切應(yīng)力項(xiàng)（見下圖），然后你可以在剪切應(yīng)力項(xiàng)中輸入剪切的X,y,和z分量指定剪切應(yīng)力選項(xiàng)不是用壁面函數(shù)。Figure1:滑移壁面的壁面面板在湍流壁面限制的流動(dòng)中模擬壁面粗糙度的影