FLUENT變量計(jì)算：表面積分、通量、力的計(jì)算

2016-08-11 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

翻譯自《ANSYS FLUENT Theory Guide》

1、Area

用于計(jì)算指定表面的面積。實(shí)際上是對(duì)指定表面的網(wǎng)格面面積求和。網(wǎng)格面可以是三角形或四邊形。

2、Integral

表面積分是對(duì)網(wǎng)格面積與選定變量的點(diǎn)積求和,這些變量可以是密度或壓力

3、Area-weighted Average

計(jì)算物理量的面積積分:所有網(wǎng)格面上的物理量與對(duì)應(yīng)網(wǎng)格面的面積乘積之和除以總面積

4、Flow Rate

計(jì)算通過(guò)表面的物理量的流率:

5、Mass flow rate質(zhì)量流量

計(jì)算通過(guò)表面的質(zhì)量流量:

6、mass-weighted average質(zhì)量平均

計(jì)算物理量的質(zhì)量平均:

7、sum of field variable

變量求和:計(jì)算所選幾何上的所有網(wǎng)格面上變量的和。

8、Facet average

網(wǎng)格面平均:所有網(wǎng)格面上的物理量之和與網(wǎng)格面數(shù)求商

9、Facet Minimum

得到選定表面上的所選物理量的最小值

10、Facet Maximum

得到選定表面上的所選物理量的最大值

11、Vertex Average

頂點(diǎn)平均:所有頂點(diǎn)上的物理量之和與頂點(diǎn)數(shù)求商

12、Vertex Minimum

得到選定表面上所有vertex上的所選物理量的最小值

13、Vertex Maximum

得到選定表面上所有vertex的所選物理量的最大值

14、Standard deviation

計(jì)算指定表面上的指定物理量的標(biāo)準(zhǔn)差:

式中為每一facet上的cell值,為變量的平均值:

15、Uniformity Index(均勻性指數(shù))

均勻性指數(shù)描述了指定表面上指定的物理量的變化情況,1為最大值。均勻性指數(shù)能夠采用面積或質(zhì)量進(jìn)行衡量:area-weighted均勻性指數(shù)捕捉量的變化(如組分濃度),mass-weighted均勻性指數(shù)捕捉通量的變化(如組分通量)

指定場(chǎng)變量的area-weighted均勻性指數(shù)()利用下式進(jìn)行計(jì)算:

其中為一個(gè)擁有個(gè)網(wǎng)格面的網(wǎng)格面索引,為整個(gè)表面的變量平均值:

指定場(chǎng)變量的mass-weighted均勻性指數(shù)()利用下式進(jìn)行計(jì)算:

其中為一個(gè)擁有個(gè)網(wǎng)格面的網(wǎng)格面索引,為整個(gè)表面的變量平均值:

16、Volume Flow Rate

通過(guò)表面的體積流量計(jì)算:

FLUENT中的變量值是存儲(chǔ)與cell中的,所以facet value及vertex value均是通過(guò)插值得到的。

ANSYS FLUENT提供了一系列工具用于計(jì)算表面積邊界上的物理量。這些工具允許用戶(hù)獲取通過(guò)邊界的傳熱率、邊界上的力及力矩以及表面或體積上的面積、積分值、流量、平均值、質(zhì)量平均值等。另外,用戶(hù)可以輸出幾何及求解數(shù)據(jù)的圖表,為無(wú)量綱系數(shù)計(jì)算輸入?yún)⒖紨?shù)據(jù),計(jì)算表面投影面積。用戶(hù)同樣可以保存當(dāng)前工程的模型、邊界條件以及求解設(shè)置報(bào)表。主要包括以下內(nèi)容:

穿過(guò)邊界的通量
邊界上的力
面積積分
體積積分

1、穿過(guò)邊界的通量

Mass flow rate:通過(guò)對(duì)密度、速度向量以及投影面積的點(diǎn)積求和,計(jì)算通過(guò)邊界的通量
Total heat transfer rate:計(jì)算整個(gè)表面的總熱傳率,其中為對(duì)流熱傳率,為輻射熱傳率。通過(guò)面的傳熱計(jì)算取決于所制定的邊界條件。例如,在一個(gè)恒溫壁面上的熱傳導(dǎo)利用熱傳導(dǎo)系數(shù)、面積投影以及溫度梯度的點(diǎn)積來(lái)計(jì)算。對(duì)于流動(dòng)邊界,總熱傳率為守恒量的流量。由于受到所使用模型的限制,總熱傳率可能包含顯焓或總焓的對(duì)流及能量擴(kuò)散通量等。注意所有的焓值計(jì)算中所使用的參考溫度為298.15K。
Radiation heat transfer rate:求和計(jì)算整個(gè)面上的輻射傳熱率

2、計(jì)算力、力矩及壓力中心

壁面區(qū)域的沿指定的力向量的力分量計(jì)算是通過(guò)計(jì)算壓力與粘性力在指定向量上的力的和。

式中:

—指定的力向量

—壓力向量

—粘性力向量

除了計(jì)算真實(shí)的壓力、粘性力及合力,選定區(qū)域上的相關(guān)的力系數(shù)則通過(guò)參考值進(jìn)行計(jì)算。力系數(shù)定義為真實(shí)力與的商。此處的及分別為密度、速度以及面積。到此,壓力、粘性力、合力以及它們對(duì)應(yīng)的系數(shù)均計(jì)算完成。