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三、质量流量进口边界条件(mass-flow-inlet)
给定入口边界上的质量流量。主要用于可压缩流动问题,对于不可压缩问题,由于密度是常数,可以使用速度入口条件。
质量进口条件包括两种:质量流率和质量通量。质量流率是单位时间内通过进口总面积的质量。质量通量是单位时间单位面积内通过进口的质量。如果是二维轴对称问题,质量流率是单位时间内通过2弧度的质量,而质量通量是通过单位时间内通过一弧度的质量。
给定进口边界上的质量流量,此时局部进口总压是变化的,用以调节速度,从而达到给定的流量,这使得计算的收敛速度变慢。所以,如果压力边界条件和质量边界条件都适合流动时,优先选择用压力进口条件。对于不可压速流动,由于密度是常数,可以选择用速度进口边界条件。
四、压力出口边界条件(pressure-outlet)
给定出口的静压(表压)。该边界条件只能用于模拟亚音速流动。如果当地速度已经超过音速,则该压力在计算过程中就不采用了。压力根据内部流动计算结果给定。其它量都是根据内部流动外推出边界条件。该边界条件可以处理出口有回流问题,合理的给定出口回流条件,有利于解决有回流出口问题的收敛困难问题。
出口回流条件需要给定:出口静压,回流总温(如果有能量方程),湍流参数(湍流计算),回流组分质量分数(有限速率模型模拟组分输运),混合物质量分数及其方差(PDF计算燃烧)。如果有回流出现,给的表压将视为总压,所以不必给出回流压力。回流流动方向与出口边界垂直。
在出口压力边界条件给定中,需要给定出口静压(表压)。当然,该压力只用于亚音速计算。如果局部变成超音速,则根据前面来流条件外推出口边界条件。需要特别指出的是,这里的压力是相对于前面给定的工作压力。
FLUENT给出了径向平衡出口边界条件供大家选择(适用于三维和轴对称有旋流动)。这时候,只有在半径很小的区域使用给定的静压边界条件,其它地方,假定径向速度可以忽略而计算得到,压力梯度为:
即使是周向旋转速度为零,该边界条件也可以用。
五、压力远场边界条件(pressure-far-field)
如果知道来流的静压和马赫数,FLUENT提供了的压力远场边界条件来模拟该类问题。该边界条件只适合用理想气体定律计算密度的问题,而不能用于其它问题。为了满足压力远场条件,需要把边界放到我们关心区域足够远的地方。
给定边界静压和温度及马赫数。可以是亚音速,跨音速或者超音速。并且需要给定流动方向,如果有需要还必须给定湍流量等等参数。
压力远场边界条件是一种不反射边界条件。对于流动为亚音速流动问题,对于来波和流出波,有两个Riemann不变量。
n下标速度表示垂至于边界的速度大小, c是当地音速,γ是理想气体的比热比,∞表示边界,i表示内部区域。根据两个不变量,我们可以得到:
需要给出的参数:静压,马赫数,温度,来流方向,湍流参数等。
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