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运 动 区 域 Introductory FLUENT Training 大 纲 介绍和模型建立方法概览 单参考系 (SRF)模型 多重域和多参考系(MRF)模型 混合面模型 (MPM) 滑移网格模型 (SMM) 动网格 (DM) 模型 概要 附录 介绍 许多工程问题中流体的流域都会移动或者旋转 平移运动的例子： 火车穿过隧道，容器中液体的纵向晃动等。 旋转运动的例子： 水流通过螺旋推进器，轴向涡轮叶片，放射状泵轮等。. 两种动域模型建立方法： 如果域在移动时并没有形状上的改变 (刚性运动), 我们可以在运动坐标系下解算流体流动方程。 动量方程中可以添加附加的加速度项 动坐标系下，解算的问题变成了定常问题 可以和固定域穿过分界面相结合 如果域在移动的同时还会有形状的改变 (变形), 我们可以用动网格 (DM) 技术解算方程 域的位置和形状的改变都可以用时间函数来表示 非定常问题 运动坐标系和动网格对比 建模方法概览 单参考系 (SRF) 整体计算域都置于运动坐标系下。 多参考系 (MRF) 选择域中的部分区域置于运动坐标系下。 忽略相互作用 ? 稳态 混和面 (MPM) 在旋转/静止域的分界面上，混合模型需要考虑相邻区域相互之间的影响。 忽略流动中的不均匀圆周运动? 稳态 滑移网格 (SMM) 特定区域的移动使用移动网格算法 对滑移分界面进行流动变量的插值 非定常问题－把边界的相互作用完全考虑进去了，但是计算量比 SRF, MRF, 或者MPM都更大。 动网格 (DM) 和滑移网格相似，但是域随着时间变化可以移动和变形。 网格变形技术有弹簧压缩，动态铺层，局部重构 大 纲 介绍和模型建立方法概览 单参考系 (SRF)模型 多重域和多参考系(MRF)模型 混合面模型 (MPM) 滑移网格模型 (SMM) 动网格 (DM) 模型 概要 附录 建立SRF模型介绍 SRF一般针对单流域，只能是绕着某个特定的坐标点，以恒定的速度进行旋转。 为什么使用旋转坐标系? 非定常的流域当放在旋转坐标系下来看时，可以认为是定常的情况。 定常问题比较容易求解… 边界条件简单 低的计算机资源占用 易于进行后处理和分析 壁面条件必须符合下列标准： 随着流域动的壁面可以是任意形状。 固定(至于确定的坐标)的壁面必须是旋转表面。 选择旋转周期性边界条件可以提高效率 (减少网格数量) SRF模型中的静止壁面 N-S 方程： 旋转坐标系 方程可以在绝对坐标系或者旋转坐标系下求解。 相对速度公式 (RVF) 通过把静止坐标系下的N-S方程转化为旋转坐标系下获得。 相对速度和相对总内能为依赖变量。 绝对速度公式 (AVF) 由相对速度方程得到 绝对速度和绝对总内 能为依赖变量 动量方程中的旋转源项 公式比较 SRF 设置：求解器 求解器选项推荐： Pressure Based－不可压缩，低速（亚音速）可压缩流 Density Based – 高速 (跨音速，超音速) 可压缩流 速度方程推荐： 当从静止域流入时，使用绝对速度方程(AVF) 当为闭域（所有表面都运动）或者从旋转域流入时，使用相对速度方程(RVF) 注意：RVF 只在分离求解器中有效 梯度选项 非结构网格选用节点梯度 多面体网格选用最小二乘梯度 SRF 设置： 流体边界条件 使用流体边界条件设置旋转坐标系的坐标原点和方向向量。 方向向量必须是单位向量，如果不是，Fluent将会自动 转化成单位向量。 SRF中的Motion Type 选择运动参考坐标系（Moving Reference Frame） 输入旋转速度 旋转方向使用右手定则 负速度表示速度方向相反 SRF 设置：入口/出口边界条件 速度入口： 压力入口： 通过速度方程来定义总压 压力出口： 当轴向流问题在出口处有旋转时，可以选择径向平衡选项( radial equilibrium assumption option ) 指定的压力为中心压力 SRF问题的其它边界条件 无反射边界条件 目标质量流出口（Target mass flow outlet） 壁面边界条件 在运动参考坐标系下，可以选择壁面是相对坐标还是绝对坐标。 推荐在所有的运动参考坐标系下，壁面条件都设为…… 选上 “Moving Wall” 选项 旋转坐标原点和方向的设置和流域中的设置一样 对静止的表面 (在绝对坐标下) 输入 零旋转速度，绝对速度（ Absolute ） 对运动的表面，输入零旋转速度，相对于邻近的单元域 SRF问题的求解方法 SRF 问题可能相对较难求解， 因为流域的旋转将会带相当来大的流动梯度。 对于旋转产生的影响，可能需要很好的网格才能求解大梯度。 推荐策略: 确定网格质量足够好 开始时使用一阶离散方法。 缩小