Fluent操作压力设置技巧：精准模拟的关键

操作压力在一些条件下会影响计算结果

1. 操作压力的意义

1.1 不可压缩流动

对于不可压缩流动来说，大多数情况下，我们关注的是压力的变化，而不在乎压力的具体值。因此操作压力对计算结果不会有影响。但对于不可压缩的理想气体(incompressible ideal gas)来说，操作压力非常重要。

它能够直接决定流体的密度，通过理想气体状态方程公式，可得到流体密度

当流体的密度选择incompressible ideal gas时，密度值就不能自己设置，Fluent会自动通过上述的公式进行求解。因此这种情况下设置合适的压力非常重要。

1.2 可压缩流动

Ø 低马赫数

对于低马赫数下的可压缩流动，相较于绝对静压来说，它的压降非常小，这可能会产生舍入误差的问题。为什么压降相对于静压来说会很小呢？？当M<<1时，压降和动压头有关

其中的p即为静压值，将p移项可以得到

也就是说压降和静压的比值与马赫数的平方有关。当马赫数M<<1时，压降远远小于p。

因此低马赫数情况下，压降非常小，而Fluent计算时有精度限制(Fluent打开界面的双精度和单精度)，这可能会导致计算出的压降被当成舍入误差给舍弃掉了。

对于低马赫数的流动，设置合适的Operating pressure可以避免掉舍入误差的影响

Fluent建议对于瞬态的低马赫数的流动问题，不要设置Operating pressure为常数，而是设置一个变化的Operating pressure

Ø 高马赫数

对于高马赫数流动，由于压降会大得多，因此不会出现舍入误差的问题。所以Operating pressure的设置不那么重要。一般对于高马赫数流动，我们都直接将Operating pressure设置为0。

如果流体材料的密度为常数，或者它是温度的函数，在密度计算中不使用Operating pressure来计算密度。

2. Operating pressure的设置

一般根据马赫数和压力与密度的关系来确定Operating Pressure。比如，不可压缩问题如果流体密度选择理想气体定律(incompressible ideal gas)，为了确定准确的密度，Operating pressure应该使用流体的平均压力。

其他的不可压问题，计算过程中不会用到Operating pressure值，因此可以随意设置。

对于可压问题，高马赫数流动操作压力设置为0即可，低马赫数流动操作压力也要设置为平均压力。

3. Reference Pressure Location

3.1 参考压力位置的意义

所谓参考压力位置，是对计算结果的一种处理方式。对于不可压缩流动问题，我们关注的是压力的变化，而不在乎压力的具体值。

这可能造成一个问题，压力的变化保持不变，但具体的值总是在变化，导致计算结果不稳定。

比如p1=0Pa，p2=20Pa和p1=10Pa，p2=30Pa的压差相同Δp=20Pa，但却出现了两个计算结果。

因此为了解决这个问题，Fluent提供了一个参考压力的位置，让整个流场中的压力都以某一点的压力作为参考，这样就不会出现结果不稳定的问题了。

3.2 参考压力位置的设置

对于不涉及任何压力边界的不可压缩流动问题，Fluent在每次迭代后都会调整整个流场的表压，以防止计算结果不稳定。

如何调整呢？？？利用参考压力位置处的压力来调整。让参考压力位置上的表压始终为零，其他地方的压力都在参考位置处压力的基础上进行变化。默认情况下，参考压力位置为（0、0、0）或最接近（0、0、0）位置处。

实际上参考压力位置并不会对计算结果造成影响，只是对数据处理有点影响。

什么情况下需要设置参考压力位置呢？？例如，我们想将计算结果与实验数据进行比较，就可以将参考压力位置设置到已知绝对压力的地方，这样计算结果和实验结果能更好的相符。

如果涉及到压力边界如压力进口边界条件（pressure inlet），则不需要进行调整，参考压力位置会被忽略。

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