六.壓力山大-Fluent出現(xiàn)的壓力大全解
????在FLUENT中存在多個壓力,如操作壓力、表壓力、絕對壓力、總壓力等,為什么定義如此多的壓力呢?主要是為了能夠精確描述某些物理現(xiàn)象,因此不同的物理場適用于不同的壓力。今天我們來詳細的講解一下這些壓力的意義及其應用場合。
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????首先我們來說一說操作壓力,對于所有流動,ANSYS Fluent內(nèi)部使用表壓即相對壓力。當需要絕對壓力時,它是通過將工作壓力加到相對壓力上而產(chǎn)生的[-fluent help文檔]。因此從fluent后處理得到的壓強值都很小,這里的壓強即為表壓。在這個相對壓強的基礎上,存在一個壓強即為操作壓強。在Define——Operating Conditions…中,所示的Operating Pressure是操作壓強,默認的操作壓強為一個大氣壓101325Pa。操作壓強有點類似于工況的環(huán)境壓力。
圖1.計算算例靜壓顯示值(一般為較小的值)
????前面已經(jīng)提到表壓力即為相對壓力,那么順理成章地絕對壓力應該為操作壓力與表壓的之和,我們指定的所有壓力以及ANSYS Fluent計算或報告的所有壓力均為表壓力。
圖2.操作壓力、表壓力、絕對壓力的關(guān)系? ?????????
? ?對于操作壓力的設定,有一定的規(guī)范,其標準是馬赫數(shù)和密度的,在理想氣體不可壓縮流流動中(例如,對于自然對流問題),則應使用代表流動平均壓力。具體可參考下面的表格:
圖3.操作壓力的設定標準
????一般來說,如果密度為常數(shù),那么操作壓力保持默認即可;如果是高馬赫數(shù)可壓縮流動,可將操作壓力設置為0,即表壓等于絕對壓力;對于低馬赫數(shù)可壓縮流動,需要設置操作壓力為平均壓力,這樣做是為了避免截斷誤差的產(chǎn)生。
圖4.參考壓力位置的設置
????在操作壓力界面,還要參考壓力位置這個參數(shù),它實際上是讓我們輸入一個網(wǎng)格的坐標,用來調(diào)整不涉及任何壓力邊界的不可壓縮流動的表壓。當我們的模型邊界涉及到壓力邊界,那么就不必設置這個參數(shù),一般參考壓力位置為靜壓為0的點。
????在邊界條件的設置中,仍然會出現(xiàn)壓力的設置,如壓力進口邊界條件。對于Gauge Total Pressure(表總壓)很好理解,由于設置的壓力進口,因此需要指定進口的壓力即為Gauge Total?Pressure。對于Supersonia/Initial Gauge Pressure,當邊界進口流動為超音速時,需要指定其靜壓力,對于可壓縮氣體可按等熵流動計算靜壓Po/Ps=(1+(k-1)/2*Ma^2)^(k/(k-1)),其中k為絕熱指數(shù)。Supersonia/Initial?Gauge Pressure還要另一個作用,可用于初始化參數(shù)的計算,這里不再展開講解。
圖5.壓力進口邊界出現(xiàn)的壓力設置
????在Fluent后處理云圖面板上,也出現(xiàn)了幾個壓力。第一個參數(shù)static pressure是靜壓,對于不同的流動有其計算公式。Dynamic pressure為動壓力,與靜壓相同有計算公式。絕對壓力之前提到過,等于表壓與操作壓力之和。Total pressure總壓為靜壓與動壓之和,relative total pressure相對總壓與總壓相同。
圖6.后處理云圖壓力
圖7.動壓計算公式
????說了那么多的壓力,需要我們注意的主要有操作壓力,壓力邊界的兩個壓力-表壓力和超音速表壓力,其他的普通的工況不經(jīng)常遇到。當然還是根據(jù)自己的工況來選擇。
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