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边界条件设置及应用-来自《有限元分析入门与应用》的技巧!

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:边界条件是基于域的,因此边界条件应设置在相应的域里。图16-19 边界条件信息窗口热传递 在此处可以设定流体的静压温度、超声速和混合式,如图16-19所示。

边界条件设置及应用-来自《有限元分析入门与应用》的技巧!

边界条件是基于域的,因此边界条件应设置在相应的域里。边界条件的设置方法有两种:一是单击工具按钮【Boundary】→【Insert Boundary】→【Name】确定;二是在菜单栏上单击【Insert】→【Boundary】→【Insert Boundary】→【Name】确定,如图16-18所示。

边界信息窗口包括了以下选项:

●基本设置【Basic Settings】,设置边界条件所在位置。

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图16-18 边界条件基本设置窗口

●边界信息【Boundary Details】,设置边界条件流体的进入或流出方式、流体的物理属性等。

●源项【Sources】,为方程变量添加源项。

●绘图选项【Plot Option】,标定边界条件云图矢量图

1.入口边界设置

首先在边界条件窗口基本设置项选择Inlet,然后选择入口边界所在位置。入口边界设置还应在详细边界项中设置其他必要项,这些项包括以下几个部分:

(1)流体性质【Flow Regime】 在此处可以设定流体的流速为亚声速【Subsonic】、超声速【Supersonic】和混合式【Mixed】。

(2)质量和动量【Mass And Momentum】 设定流体进入的方式,包括标准速度【Normal Speed】、笛卡尔速度分量【Cart.Vel.Components】、圆柱坐标速度分量【Cyl.Vel.Components】、质量流量速率【Mass Flow Rate】、总压【Total Pressure】、静压【Static Pressure】。

(3)湍流【Turbulence】 设置流体湍流密度。湍流密度可选选项包括低湍流密度【Low(Intensity=1%)】、中等湍流密度【Medium(Intensity=5%)】、高湍流密度【High(Intensity=15%)】、湍流密度与长度值【Intensity and Length scale】、指定湍流密度与漩涡黏性比率【Specified Intensity and Eddy Viscosity Ratio】、k值和ε值【k and Epsilon】、k值与漩涡黏性比率【k and Eddy Viscosity Ratio】、k值与长度值【k and Length Scale】、默认湍流密度和自动计算长度值【Default Intensity and Autocompute Length Scale】、流密度和自动计算长度【Default Intensity and Autocompute Length】、零梯度【Zero Gradient】。

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图16-19 边界条件信息窗口

(4)热传递【Heat Transfer】 在此处可以设定流体的静压温度【Static Temperature】、超声速【Supersonic】和混合式【Mixed】,如图16-19所示。

2.出口边界设置

首先在边界条件窗口基本设置项选择Outlet,然后选择出口边界所在位置。出口边界设置还应在详细边界项中设置其他必要项,这些选项包括的部分与入口边界设置相似。

3.开口式出口设置

开口式出口设置是当不能确定某一边界条件在此处流体是流入还是流出时,则可设置此边界条件为开放式边界条件。开口式出口设置使得该部位可以作为入口也可作为出口,还可以同时作为出口与入口。开口式出口设置还应在详细边界项中设置其他必要项,这些选项包括的部分与入口边界设置相似。

当域内流体作为单相流模拟时,开放式边界条件质量与动量设置包括开放压强与方向【Opening Pres.and Dirn】、输送的静态压强【Static Pres.and Dirn】、输送【Entrainment】、笛卡尔速度分量【Cart.Vel.Components】、圆柱坐标速度分量【Cyl.Vel.Components】。

4.壁面边界条件设置

壁面边界对流体来说是固体界面,即流体无法穿过,但壁面边界允许热量和附加变量进入或流出。在网格导入CFX Pre后,所有未指定的部分均默认为壁面边界。在壁面边界部位指定后还应在详细边界项中设置其他必要项,这些选项包括壁面对流体的影响【Wall Influ-ence On Flow】、壁面粗糙度【Wall Roughness】、热量传递【Heat Transfer】。(www.xing528.com)

壁面对流体的影响分为三种:

(1)无滑移壁面【No Slip Wall】 此选项是常见的壁面条件,为默认设置。

(2)自由滑移【Free Slip Wall】 此选项表明剪切力将设置为0,流体在近壁面处的速度将不受壁面摩擦力的影响。

(3)指定剪切【Specified Shear】 此选项为新加项,为特殊设置。

5.对称边界条件

对于对称几何体或流场,可以进行对称边界条件设置,这样可使一半几何体进行计算,缩短计算时间,提高效率。

6.域交界面

域交界面是指不同域之间的相交面,在两个分离的域之间起到连接的作用。设置域交界面有三种情况:连接域或装配体,模型参考坐标系改变,周期性交界面。

域交界面的设置方法有两种:一是单击工具按钮【Do-main Interface】→【Insert Domain Interface】→【Name】确定;二是在菜单栏上单击【Insert】→【Domain Interface】→【Insert Domain Interface】→【Name】确定,如图16-20所示。

CFX允许设置的域交界面类型有:

1)液 液交界面【Fluid Fluid】,用来连接两个流体域。

2)液 固交界面【Fluid Solid】,用来连接流体域与固体域。

3)固 固交界面【Solid Solid】,用来连接两个固体域。

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图16-20 域交界面信息窗口

4)流体 多孔交界面【Fluid Porous】,用来连接流体域与多孔介质域。

5)固体 多孔交界面【Solid Porous】,用来连接固体域与多孔介质域。

6)多孔 多孔交界面【Porous Porous】,用来连接两个多孔介质域。

交界面模型【Interface Models】选项有:

1)普通连接【General Connection】,默认的连接方式。

2)平移周期性【Translational Periodicity】,适用一般对称周期性设置。

3)旋转周期性【Rotational periodicity】,适用于旋转机械周期性设置。

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