FLUENT中的各種壓力的含義匯總

2016-08-16 by:CAE仿真在線來源:互聯網

壓力是CFD計算的基本變量(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變量非常重要。在FLUENT中,壓力有很多種:表壓(gauge pressure)、靜壓(static pressure)、動壓(dynamic pressure)、總壓(total pressure)、絕對壓力(absolute pressure)。我們逐一來看。

表壓指的是壓力表測壓值。根據目前壓力表的工作原理很容易知道表壓是一種相對壓力,為真實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,可以用壓力表測量獲得。其值是一個絕對壓力值,但是在軟件中表現為一個相對于操作壓力的相對值。在fluent中靜壓的英文名稱為static pressure,在cfx中,pressure就是指的靜壓。

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

總壓是靜壓與動壓的和。在FLUENT的壓力入口中常要求用戶輸入總壓值,其實這里是同時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是不對的,因當考慮速度的。當然若此處速度為0的話,總壓值與靜壓值相等。

絕對壓力是真實壓力。其值等于上述壓力值與參考壓力值的和。之所以出現絕對壓力,主要是從數值上考慮。比如說,若計算域內各位置的壓力值都很大,而在整個計算過程中壓力變化很小的話,則在計算過程中容易出現壓力變化值被湮沒的情況。此時需要將參考壓力設置為一個較大的值,以使各相對壓力值與壓力變化值在一個數量級內,這樣能夠提高數值精度。記住:CFD軟件計算的壓力值都是相對值。若想得到絕對壓力值,可設置參考壓力值為0。FLUENT默認參考壓力值為一個大氣壓101325Pa。

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

不可壓縮流動中,計算域內總壓是守恒的。通常入口設置總壓值和靜壓值。該處的靜壓值用于初始化。壓力出口需要設置靜壓值。不可壓流動中入口可以設置速度值,此時出口可以設置自由出流。壓力邊界與自由出流邊界容易導致收斂問題,有時還會導致非物理解。

可壓縮流動中,入口可以設置壓力也可以設置流量。若為壓力入口,則需要設置靜壓值,此時若出口為靜壓出口時,則壓力出口失效,出口的壓力是通過內部迭代計算得到。可壓縮流動中,若入口為流量邊界,則計算域內總壓不守恒,流量守恒。求解器通過調整總壓值以滿足流量要求。此時收斂會很難。因此,若流量與壓力均已知的情況下,優先使用壓力入口。

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