Fluent二维模型截面积计算技巧

本文通过一个简单的案例来描述Fluent中处理二维平面模型及二维轴对称模型时所采用的截面积。

测试几何模型为直径10 mm，长度100 mm的管道。

1、二维平面模型

几何模型如下图所示

网格尺寸采用0.5 mm。流体介质密度指定为1 kg/m3，入口给定平均速度2 m/s。

计算完后的速度分布

统计进出口流量

流量值为0.02 kg/s。由此可以得到Fluent在计算二维模型时，默认厚度为：

此参数位于Reference Values面板中：

将面板中的参数depth设置为10后，查看进出口流量：

可以看到流量值变为原来的10倍。

当采用流量入口给定进口流量参数时，入口的速度计算同样会使用到参数depth。因此在进行二维平面模型计算中，若使用流量入口边界，在计算之前需要调整Reference Values面板中的参数depth到恰当的值，否则速度计算可能会与实际不相符。

2、轴对称模型

二维轴对称模型的尺寸如下图所示。

采用相同的网格尺寸，入口边界给定2 m/s的速度。

速度分布为：

统计进出口流量为：

流量值为0.0001571 kg/s。

这个值是怎么得到的？可以通过流量值反算出Fluent计算二维轴对称模型流量时使用的面积：

根据管道半径计算得到的实际截面积为：

可以看到这两个面积基本相当，加密计算网格可以使它们更接近。因此在使用轴对称模型采用入口流速计算流量时，Fluent内部使用的是完整的截面面积。

当使用流量入口时，Fluent依然采用完整截面面积换算得到速度。如使用流量入口1e-4 kg/s进行计算，得到的速度分布如下图所示。

此时入口平均速度为1.27324 m/s。

使用的面积值为：

因此，在使用轴对称模型时，不管是采用速度入口还是质量流量入口，都可以按照真实工况条件输入。

注：以上模型测试均假设流体介质不可压缩。 ”

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