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FLUENT中各种压力关系:速度入口

(2012-11-23 22:23:35)
标签:

杂谈

分类: FLUENT技巧

FLUENT中存在很多种压力,包括参考压力,绝对压力,相对压力,表压,总压,动压,静压,大气压等。这里以一个实例来说明这些压力关系。

图 1 几何模型

这些压力之间的关系:

         

         

         

         

1、计算条件

计算模型为旋转轴对称模型,半径100mm

图 2 计算网格

计算用网格如图2所示。流体密度 ,粘度

,选择Realizable k-epsilon模型,增强壁面函数模型。

图 3 求解方法

求解方程使用Coupled,其他方程使用二阶格式以提高精度。设置残差标准1e-6

 

2、结果分析

计算条件:入口采用速度入口,速度1m/s,出口使用outflow ,参考压力设置为101325

静压分布与速度分布云图分布如图4、图5所示。动压分布如图6所示。

从上述三幅图可以看出一下关系:(1)速度分布趋势与动压分布趋势保持一致,即速度大的区域,动压也较大(2)静压分布于速度分布呈相反趋势,即静压大的区域速度较小。

 

图 4 静压分布

图 5 速度分布

图 6 动压分布

 

图 7 绝对压力

7为绝对压力分布,其分布趋势与图4所示的静压分布趋势完全一致,所不同的只是物理量大小,它们的值相差101325,即所设置的参考压力。下面以axis边界上物理量进行研究。

图 8 axis边界压力关系曲线

8axis边界上静压、动压及总压关系,很明显的可以看出,总压=静压+动压。

新建一个变量PressureSum,其表达式为Dynamic Pressure+Pressure,观察其与totoalPressure的区别。如图9所示,两物理量的值基本保持一致。

图 9 总压与自定义压力曲线

3、动压与速度关系

分析axis边界速度分布与动压分布,新建变量,比较DP与动压dynamic pressure的区别。

从图中可以看出,自定义的变量与系统动压变量曲线完全一致。

图 10 动压曲线

4、进出口物理量分析

进出口物理量主要是总压与流量,这里采用Report方式进行比较。

选择Reports类型为Surface Integral ,弹出的对话框进行图11所示设置。设置Report TypeArea-Weighted Average,选择变量为Total Pressure,选择Surfaces inletoutlet

图 11 设置Report

总压报告结果如图12所示,可见进出口位置总压是不守恒的。

图 12 报告结果

下面观察进出口流量。选择图13对话框中的Report TypeMass Flow Rate

图 13 流量报告

从图12的流量报告可以看出,使用速度入口,其计算域内流量守恒。沿X方向以100mm为间距建立截面,报告截面流量,如图14所示。

图 14 各截面流量

从图中可以看出,任意界面的质量流量均保持守恒。

另外可以看出,31.4kg/s的流量计算的是通过圆面的流量,因为3.14*0.1*0.1*1000=31.4。

5、压降

系统压降定义为入口静压与出口静压的差。

图 15 压力

根据图中压力数据可以计算出系统压力降4.464+207.794Pa=212.281Pa

6、总结

本次采用速度入口配合outflow出口边界研究各种压力关系,得出以下结论:

1FLUENT软件计算出的压力值为相对压力值,绝对压力值需要在相对压力值的基础上附加设置的参考压力值。

2)总压值=静压值+动压值

3)系统动压

(4)采用速度入口时,系统内保持流量守恒,总压值在系统内是浮动的

(5)轴对称简化的2D几何模型,计算流量时计算的是3D截面上的流量

===============================================

下次利用总压入口静压出口配合研究系统内压力分布,待续。。。

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