化工仿真软件：ANSYS Fluent二次开发_（6）.边界条件与初始条件的自定义设置.docx

PAGE1

PAGE1

边界条件与初始条件的自定义设置

在进行化工仿真的过程中，边界条件和初始条件的设置是至关重要的一步。合理的边界条件和初始条件可以确保仿真结果的准确性和可靠性。ANSYSFluent提供了丰富的边界条件和初始条件设置选项，但有时标准的设置无法满足特定的需求，这就需要进行自定义设置。本节将详细介绍如何在ANSYSFluent中进行边界条件和初始条件的自定义设置，并通过具体的示例来说明这些设置的实现方法。

1.边界条件的自定义设置

1.1什么是边界条件

边界条件是指在仿真区域的边界上施加的物理条件，这些条件定义了流体在边界上的行为。常见的边界条件类型包括：

入口边界条件：定义流体进入计算域的方式，如速度、压力、温度等。

出口边界条件：定义流体离开计算域的方式，如压力、质量流量等。

壁面边界条件：定义壁面上的物理性质，如无滑移、有滑移、热传导等。

对称边界条件：用于模拟对称问题，减少计算域的复杂性。

周期性边界条件：用于模拟周期性问题，如旋转机械等。

1.2自定义边界条件的实现方法

ANSYSFluent提供了多种自定义边界条件的方法，包括使用UDF（用户定义函数）和GUI（图形用户界面）设置。UDF是一种强大的工具，可以实现复杂的边界条件设置，而GUI则适用于较为简单的自定义。

1.2.1使用UDF自定义边界条件

UDF（UserDefinedFunction）是ANSYSFluent提供的一种编程接口，允许用户通过C语言编写自定义函数来定义边界条件。以下是一个具体的示例，展示如何使用UDF设置入口速度边界条件。

示例：设置入口速度边界条件

假设我们需要在入口边界上设置一个随时间变化的速度分布。具体来说，入口速度随时间按正弦波形变化，公式如下：

U

其中，U0是基础速度，U1是振幅，ω是角频率，t

1.2.1.1编写UDF

首先，编写一个C语言的UDF文件，保存为inlet_velocity.c。

#includeudf.h

#defineU01.0//基础速度

#defineU10.5//振幅

#defineOMEGA1.0//角频率

DEFINE_PROFILE(inlet_velocity,t,i)

{

face_tf;

realt=RP_Get_Real(flow-time);//获取当前时间

begin_f_loop(f,t)

{

realU=U0+U1*sin(OMEGA*t);//计算速度

F_PROFILE(f,t,i)=U;//设置速度

}

end_f_loop(f,t)

}

1.2.1.2编译UDF

将UDF文件编译成ANSYSFluent可以识别的格式。在Fluent中，选择FileReadUDF，然后选择inlet_velocity.c文件。编译完成后，UDF将出现在Fluent的UDF列表中。

1.2.1.3应用UDF

在Fluent的GUI中，设置入口边界条件时选择UDF选项，并选择编译好的inlet_velocity函数。

选择BoundaryConditions。

选择入口边界。

在Velocity选项中选择UDF。

选择inlet_velocity函数。

1.3使用GUI自定义边界条件

对于较为简单的自定义边界条件，可以直接在Fluent的GUI中进行设置。以下是一个示例，展示如何在GUI中设置一个随温度变化的壁面热流密度。

示例：设置随温度变化的壁面热流密度

假设我们需要在壁面上设置一个随温度变化的热流密度，公式如下：

q

其中，q0是基础热流密度，q1是温度系数，T0是参考温度，

1.3.1在GUI中设置

选择BoundaryConditions。

选择壁面边界。

在WallBoundaryConditions中选择HeatFlux。

在HeatFlux选项中选择Temperature-Dependent。

输入热流密度的公式：q0+q1*(T-T0)。

设置参数：q0=100W/m^2,q1=5W/m^2K,T0=300K。

2.初始条件的自定义设置

2.1什么是初始条件

初始条件是指在仿真开始时，计算域内的物理量分布。合理的初始条件可以加快收敛速度，减少计算时间。常见的初始条件类型包括：

速度初始条件：定义