FLUENT中的各種壓力的含義匯總

2016-08-16 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

壓力是CFD計(jì)算的基本變量(其它的基本變量包括:速度、溫度、組分、密度),因此深刻的了解壓力這個(gè)變量非常重要。在FLUENT中,壓力有很多種:表壓(gauge pressure)、靜壓(static pressure)、動(dòng)壓(dynamic pressure)、總壓(total pressure)、絕對(duì)壓力(absolute pressure)。我們逐一來看。

表壓指的是壓力表測(cè)壓值。根據(jù)目前壓力表的工作原理很容易知道表壓是一種相對(duì)壓力,為真實(shí)壓力與大氣壓間的差值。大氣壓101325Pa,若表壓值為零,則意味著此處真實(shí)壓力為101325Pa。

靜壓就是我們尋常意義上的壓力,可以用壓力表測(cè)量獲得。其值是一個(gè)絕對(duì)壓力值,但是在軟件中表現(xiàn)為一個(gè)相對(duì)于操作壓力的相對(duì)值。在fluent中靜壓的英文名稱為static pressure,在cfx中,pressure就是指的靜壓。

動(dòng)壓是與速度有關(guān)的。其值為密度與速度平方的乘積的一半。因此很容易得知:在不可壓流動(dòng)中,速度越大的位置,則動(dòng)壓越大。

總壓是靜壓與動(dòng)壓的和。在FLUENT的壓力入口中常要求用戶輸入總壓值,其實(shí)這里是同時(shí)考慮了壓力與速度的。因此在壓力入口位置僅僅只是輸入壓力表讀數(shù)是不對(duì)的,因當(dāng)考慮速度的。當(dāng)然若此處速度為0的話,總壓值與靜壓值相等。

絕對(duì)壓力是真實(shí)壓力。其值等于上述壓力值與參考?jí)毫χ档暮?。之所以出現(xiàn)絕對(duì)壓力,主要是從數(shù)值上考慮。比如說,若計(jì)算域內(nèi)各位置的壓力值都很大,而在整個(gè)計(jì)算過程中壓力變化很小的話,則在計(jì)算過程中容易出現(xiàn)壓力變化值被湮沒的情況。此時(shí)需要將參考?jí)毫υO(shè)置為一個(gè)較大的值,以使各相對(duì)壓力值與壓力變化值在一個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi),這樣能夠提高數(shù)值精度。記住:CFD軟件計(jì)算的壓力值都是相對(duì)值。若想得到絕對(duì)壓力值,可設(shè)置參考?jí)毫χ禐?。FLUENT默認(rèn)參考?jí)毫χ禐橐粋€(gè)大氣壓101325Pa。

FLUENT中關(guān)于壓力的兩個(gè)重要概念是:伯努利方程與等熵條件。一個(gè)用于不可壓縮一個(gè)用于可壓縮中。

不可壓縮流動(dòng)中,計(jì)算域內(nèi)總壓是守恒的。通常入口設(shè)置總壓值和靜壓值。該處的靜壓值用于初始化。壓力出口需要設(shè)置靜壓值。不可壓流動(dòng)中入口可以設(shè)置速度值,此時(shí)出口可以設(shè)置自由出流。壓力邊界與自由出流邊界容易導(dǎo)致收斂問題,有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致非物理解。

可壓縮流動(dòng)中,入口可以設(shè)置壓力也可以設(shè)置流量。若為壓力入口,則需要設(shè)置靜壓值,此時(shí)若出口為靜壓出口時(shí),則壓力出口失效,出口的壓力是通過內(nèi)部迭代計(jì)算得到?？蓧嚎s流動(dòng)中,若入口為流量邊界,則計(jì)算域內(nèi)總壓不守恒,流量守恒。求解器通過調(diào)整總壓值以滿足流量要求。此時(shí)收斂會(huì)很難。因此,若流量與壓力均已知的情況下,優(yōu)先使用壓力入口。

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