FLUENT中的各种压力的含义汇总

2016-08-16  by:CAE仿真在线  来源:互联网

压力是CFD计算的基本变量(其它的基本变量包括:速度、温度、组分、密度),因此深刻的了解压力这个变量非常重要。在FLUENT中,压力有很多种:表压(gauge pressure)、静压(static pressure)、动压(dynamic pressure)、总压(total pressure)、绝对压力(absolute pressure)。我们逐一来看。


表压指的是压力表测压值。根据目前压力表的工作原理很容易知道表压是一种相对压力,为真实压力与大气压间的差值。大气压101325Pa,若表压值为零,则意味着此处真实压力为101325Pa。


静压就是我们寻常意义上的压力,可以用压力表测量获得。其值是一个绝对压力值,但是在软件中表现为一个相对于操作压力的相对值。在fluent中静压的英文名称为static pressure,在cfx中,pressure就是指的静压。

动压是与速度有关的。其值为密度与速度平方的乘积的一半。因此很容易得知:在不可压流动中,速度越大的位置,则动压越大。


总压是静压与动压的和。在FLUENT的压力入口中常要求用户输入总压值,其实这里是同时考虑了压力与速度的。因此在压力入口位置仅仅只是输入压力表读数是不对的,因当考虑速度的。当然若此处速度为0的话,总压值与静压值相等。


绝对压力是真实压力。其值等于上述压力值与参考压力值的和。之所以出现绝对压力,主要是从数值上考虑。比如说,若计算域内各位置的压力值都很大,而在整个计算过程中压力变化很小的话,则在计算过程中容易出现压力变化值被湮没的情况。此时需要将参考压力设置为一个较大的值,以使各相对压力值与压力变化值在一个数量级内,这样能够提高数值精度。记住:CFD软件计算的压力值都是相对值。若想得到绝对压力值,可设置参考压力值为0。FLUENT默认参考压力值为一个大气压101325Pa。


FLUENT中关于压力的两个重要概念是:伯努利方程与等熵条件。一个用于不可压缩一个用于可压缩中。

不可压缩流动中,计算域内总压是守恒的。通常入口设置总压值和静压值。该处的静压值用于初始化。压力出口需要设置静压值。不可压流动中入口可以设置速度值,此时出口可以设置自由出流。压力边界与自由出流边界容易导致收敛问题,有时还会导致非物理解。

可压缩流动中,入口可以设置压力也可以设置流量。若为压力入口,则需要设置静压值,此时若出口为静压出口时,则压力出口失效,出口的压力是通过内部迭代计算得到。可压缩流动中,若入口为流量边界,则计算域内总压不守恒,流量守恒。求解器通过调整总压值以满足流量要求。此时收敛会很难。因此,若流量与压力均已知的情况下,优先使用压力入口。


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