关于Fluent中的压力(一)——各种压力的概念及其关系

2017-01-14  by:CAE仿真在线  来源:互联网

首先说明一下,CFD中说的压力通常指的是中学里学的压强,其单位是Pa,或者kg/(m·s²)。

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先来看大气压、表压和绝对压力这三种压力,这三种压力为流体力学中的概念。

大气压 ( atmospheric pressure )指的大气对浸在它里面的物体产生的压强。一标准大气压(1atm)=760毫米汞柱(mmHg)=101325Pa

表压(gauge pressure)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特的相对压力,为真实压力(绝对压力)与大气压间的差值。大气压为101325Pa,若表压值为零,则意味着此处真实压力为101325Pa。

绝对压力(absolute pressure)是真实压力。绝对压力值以绝对真空作为起点。绝对真空时,此时的真实压力就为0。

Absolute Pressure(绝对压力)=

Atmospheric Pressure(大气压)+Gauge Pressure(表压)

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再来看绝对压力、相对压力和操作压力这三种压力。其中 操作压力和相对压力是CFD计算中引入的概念

操作压力、工作压力(operating pressure)指的是参考压力。

Absolute Pressure(绝对压力)=

Operating Pressure(操作压力)+Relative Pressure(相对压力)

之所以要引入这样的概念,是因为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。

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最后来看静压、动压和总压这三种压力

静压(static pressure)就是真实压力与操作压力的差值。静压是一种以操作压力为参考值的相对压力在Fluent中静压的英文名称为static pressure,在CFX中,pressure就是指的静压。

动压(dynamic pressure)是与速度有关的,其概念源于伯努利方程。其值为密度与速度平方的乘积的一半(0.5ρv²)。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(total pressure)是静压与动压的和。

Total Pressure(总压)=Static Pressure(静压)+Dynamic Pressure(动压)

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在Fluent中,静压和表压相同,只是表述方式不同。


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