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基本物理模型

本章介绍了FLUENT所供应的基本物理模型以与相关的定义和运用。

基本物理模型概述

FLUENT供应了从不行压到压、层流、湍流等很大范围模拟实力。

在FLUENT中，输运现象的数学模型与所模拟的几何图形的困难状况是结

合在一起的。FLUENT应用的例子包括层流非牛顿流的模拟，涡轮机和汽

车引擎的湍流热传导，锅炉内煤炭粉碎机的燃烧，压射流，空气动力外

流，以与固体火箭发动机的压化学反应流。

为了与工业应用相结合，FLUENT供应了很多有用的功能。如多孔介

质，块参数风（扇和热交换），周期性流淌和热传导，涡流，以与移动坐

标系模型。移动参考系模型以模拟单一或者多个参考系。FLUENT还供

应了时间精度滑动网格方法以与计算时间平均流淌流场的混合平面模型，

滑动网格方法在模拟涡轮机多重过程中很有用。FLUENT中另一个很有用

的模型是离散相模型，这个模型何以用于分析喷雾和粒子流。，多项流模

型以用于预料射流的破散以与大坝塌陷之后流体的运动，气穴现象，沉

淀和分别。

湍流模型是FLUENT中很重要的一部分，湍流会影响到其它的物理现

象如浮力和压缩性。湍流模型供应了很大的应用范围，而不须要对特定

的应用做出适当的调整，而且它涵括了其它物理现象的影响，如浮力和

压缩性。通过运用扩展壁面函数和区域模型，它以对近壁面的精度问题

有很好的考虑。

各种热传导模式以被模拟，其中包括具有或不具有其它困难性如变

更热传导的，多孔介质的自然的、受迫的以与混合的对流。模拟相应介质

的辐射模型与子模型的设定通常以将燃烧的困难性考虑进来。FLUENT

一个最强大的功能就是它以通过耗散模型或者和概率密度函数模型来

模拟燃烧现象。对于燃烧应用特别有用的其它模型也以在FLUENT中

运用，其中包括碳和液滴的燃烧以与污染形成模型。

连续性和动量方程

对于全部的流淌，FLUENT都是解质量和动量守恒方程。对于包括热

传导或压性的流淌，须要解能量守恒的附加方程。对于包括组分混合和

反应的流淌，须要解组分守恒方程或者运用PDF模型来解混合分数的守

恒方程以与其方差。当流淌是湍流时，还要解附加的输运方程。

本节所介绍的是层流流淌的守恒方程在（惯性无（加速度）的坐标系

中）。后面几节将会探讨热传导、湍流模拟以与组分输运的恒方程。关

于旋转坐标系中的方程将在移动区域的流淌中介绍。

欧拉方程用于解决无粘流淌，将在无粘流淌一节中介绍

质量恒方程

质量恒方程又称连续性方程：

论+且

dtdx

i

该方程是质量恒方程的一般形式，它适用于可压流淌和不行压流淌。

源项S_m是从分散的二级相中加入到连续相的质量（比方说由于液滴的

蒸发），源项也可以是任何的自定义源项。

二维轴对称问题的连续性方程为:

等gm（）+枭。产二S.”

dtoxoxr

具体各个变量的意义可以参阅相关的流体力学书籍，其中有具体而具

体地介绍。

动量恒方程

在惯性非（加速）坐标系中i方向上的动量恒方程为8［］:

［3力+y-0（中）=粤+誓+服+F,

dtdXjoxox

ij

其中P是静压，t_ij是下面将会介绍的应力张量，rg_i和F_i分别为

i方向上的重力体积力和外部体积力如（离散相相互作用产生的升力）。F_i

包含了其它的模型相关源项，如多孔介质和自定义源项。

应力张量由下式给出:

上式的物理意义可以