Fluent边界条件：压力入口设置详解

作者：CFD之道

本文描述Fluent中压力入口条件设置。

压力入口（Pressure Inlet）边界条件用于定义流体域入口的流体压力，以及其他与流动相关的标量数据（如温度、辐射、组分等）。该边界类型在不可压缩流动与可压缩流动中均可使用。

当边界入口压力已知，但流量和/或速度未知，此时可以使用压力入口边界条件。这种情况可能出现在许多实际情况中，如浮力驱动的流动。压力入口边界条件也常常用来定义外部流动或无约束流动中的自由（free）边界。

压力入口边界设置对话框如下图所示（所选择的物理模型不同，该对话框需要设置的参数不尽相同）。

压力边界设置的参数包括：

• 参考系类型
• 总压
• 静压
• 总温
• 流动方向
• 湍流参数（湍流模型）
• 辐射参数（辐射模型）
• 化学组分质量分数或摩尔分数（组分输运模型）
• 混合分数及variance（非预混或部分预混燃烧模型）
• 进程变量（预混或部分预混燃烧模型）
• 离散相边界（DPM模型）
• 多相流边界（多相流模型）
• 明渠流动边界（使用VOF中的明渠流动模型）
• acoustic wave model设置

1 压力入口边界的速度换算过程

ANSYS Fluent对压力入口边界条件的处理可以描述为从���止状态到入口状态的无损失过渡。对于不可压缩流动，通常应用伯努利方程来实现；在可压缩流动中，采用了理想气体的等熵流动关系来转换。

1.1 不可压缩流动

不可压缩流动中，入口总压与静压之间的转换通过伯努利方程来实现：

式中，p0为输入的总压，ps为静压，v为入口速度。

对于不可压缩流，入口边界上流体的密度要么是常数，要么是温度和/或物质质量/摩尔分数的函数，其中质量或摩尔分数是入口条件输入值。

如果存在流体从压力进口流出，则对话框中指定的总压会被当做静压处理。

对于不可压缩流动，入口静温等于输入的总温值。

1.2 可压缩流动

在可压缩流动中，采用理想气体的等熵关系来表示压力入口边界处的总压、静压和速度。

式中，

式中，p0为输入的总压值；ps为静压值；M为马赫数；γ为比热比，γ=cp/cv；p_op为参考压力；Ts为静温。通过指定入口的总压与静压值，可以换算出入口边界的速速值。

对于可压缩流动，入口密度值通过理想气体状态方程计算得到：

入口静温可以通过输入的总温计算：

1.3 注意事项

在设置压力边界时，需要注意以下一些问题：

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