FLUENT6.1全攻略第七章FLUENT的物理模型FLUENT6.1中采用的物理模型包括基本流动模型、湍流模型、动网格模型、化学反应模型、燃烧模型、PDF模型、弥散相模型、多相流模型、热交换模型、气动噪声模型和固化与熔化模型等等，可以模拟包括可压、不可压、定常、非定常等流动范围的问题，涉及的工业应用领域包括加工设备中的层流非牛顿流体问题、旋转机械和风扇问题、空气动力学内外流问题、多相流问题、多孔介质问题、气动噪声问题等等。限于本书篇幅，本章仅介绍与软件使用相关的内容，更深入的理论知识，请读者参阅有关专业方向的参考资料。7.1基本流动模型FLUENT在所有问题的求解过程中都会求解质量和动量的守恒方程。在涉及到可压缩性和热交换的问题时则求解能量方程。如果计算问题中包含组分输运过程，比如在化学反应流，或混合物流动的计算中，则增加对组分浓度方程的求解。在包含湍流模型的问题中，还会增加对湍流动能等湍流变量的守恒方程的求解。7.1.1周期性流动周期性流动即流动中包含周期性特征的流动。周期性流动特征则是在一定的时间、空间间隔上流场变量或其导数重复出现的现象。当然从严格的数学意义上说，周期性流动中流场变量或其导数值可能只是在一定的时间、空间间隔上出现近似解，而不一定是绝对相等的解。如果严格按照数学定义来定义周期性，显然会增加软件设计的难度，因此FLUENT中所说的周期性是绝对相等的变量或其增量在一定时间、空间间隔上重复出现的现象。如边界条件一章中所述，周期性边界条件包括旋转周期性条件和平移边界条件，即沿圆周方向呈周期性流动特点，或沿直线方向呈周期性流动特点。周期性流动的另一个分类方法是看流动过程中是否存在压力降，即有压力降的周期性流动和无压力降的周期性流动。本章讨论的流向周期性流动（streamwiseperiodicflows），指的是沿流动方向存在周期性特征，同时不存在压力降的情况。在周期性流动中，相隔固定空间距离的速度分量和压强的值是相等的。在周期性计算中，流动必须满足的条件包括：（1）流动为不可压流。（2）流场在流动方向上的几何特征具有周期性特征。（3）如果采用耦合求解器，只能给定压强增量。如果采用分离求解器，则可以同时给1Thisistrialversionwww.adultpdf.comFLUENT6.1全攻略定压强增量和质量流量。（4）在流场入口和出口上没有质量的净增量。（5）弥散相模型、多相流模型和反应流模型不能出现在计算中。在采用分离求解器时，周期性流动计算的设置面板为周期性条件（PeriodicityConditions）面板：Define->PeriodicConditions...图7-1周期性条件面板设定过程中首先选择采用质量流（SpecifyMassFlow）或压强梯度（SpecifyPressureGradient）定义方式。然后相应地在下面栏目中输入质量流或压强梯度的值，并定义流场温度和方向。假设采用质量流方式，则压强梯度要通过计算获得，此时定义松弛因子（RelaxationFactor）和迭代次数（NumberofIteratons），就可以通过系统计算出压强梯度的值。在采用耦合求解器时，应该在周期性（Periodic）面板中进行设置：Define->BoundaryConditions...如图7-2所示，在周期性面板中在选定的区域上设定周期性计算的类型，即平移型还是旋转型，同时给出周期性压强增量的值，点击OK按钮即可。2Thisistrialversionwww.adultpdf.comFLUENT6.1全攻略图7-2周期性面板7.1.2旋转流动旋转流动是工程应用方面常见的问题类型之一，其流场特征就是流场是由几个大的集中涡组成。在旋转流动中，k−ε湍流标准模型失效，因此需要采用RNGk−ε模型、realizablek−ε模型做湍流计算。在旋转特别强烈时，建议采用RSM模型计算湍流。旋转流动对网格精度要求较高，因此精细的网格对于提高旋转流动的计算精度是必不可少的。在计算轴对称问题时需要注意的是，FLUENT中规定只能用X轴作对称轴，同时网格必须位于X轴的上方，即Y坐标大于0的区域。轴对称计算需要在求解器（Solver）面板和边界条件（BoundaryConditions）面板中进行设置，即在边界条件面板中的Space选项中打开AxisymmetricSwirl，同时在入口或壁面边界条件中定义旋转边界的转动速度。求解轴对称旋转流动与求解其他类型的复杂流动问题一样，都可以采取从简单到复杂的计算策略，即为了保证计算的稳定性，可以