Fluent中速度入口条件要设置哪些参数

（1）速度值及方向,或速度分量.

（2）二维轴对称问题中的旋转速度.

（3）用于能量计算的温度值.

（4）使用耦合求解器时的出流表压.

（5）湍流计算中的湍流参数.

（6）采用 P-1 模型、DTRM、DO模型或“面到面”模型时的辐射参数.

（7）组元计算中的化学组元质量浓度.

（8）非预混模型或部分预混模型燃烧计算中的混合物浓度及增量.

（9）预混模型或部分预混模型燃烧计算中的过程变量.

（10）弥散相计算中弥散相的边界条件.

（11）多相流计算中的多相流边界条件.

1.定义速度

因为速度为矢量,所以定义速度包括定义速度的大小和方向两个内容.在 FLUENT 中

定义速度的方式有三种：第一种是将速度看作速度的绝对值与一个单位方向矢量的乘积,

然后通过定义速度的绝对值和方向矢量分量定义速度；第二种是将速度看作在三个坐标方

向上的分量的矢量和,然后通过分别给定速度三个分量大小定义速度；第三种是假定速度

是垂直于边界面的（因此方向已知） ,然后只要给定速度的绝对值就可以定义速度.

FLUENT 中既可以使用相对速度,也可以使用绝对速度定义速度.在临近网格是静止

网格时,这两种速度定义方式是完全等价的.如果靠近速度入口的单元区域是移动的,用

户就可以根据需要从二种方式中选择一种.而在定义速度过程中就一定要注意究竟用的是

相对速度定义还是相对速度定义.

与速度矢量定义的另一个相关因素是坐标系的形式,FLUENT 提供直角坐标系、柱坐

标系和局部柱坐标系三种坐标系形式.在定义速度的过程需要注意究竟使用的是哪种坐标

系,然后再进行分量计算,最后得到速度的定义所需要的所有数据.

在计算轴对称旋转流（axsiymetric swirl）问题时,要注意除了二维平面内的轴向速度

和径向速度外,还有一个垂直于屏幕方向的切向旋转速度需要定义.

（1）定义速度的方法在下拉菜单 Velocity Specification Method（速度定义方法）中选

择,选项包括 Magnitude and Direction（给定速度值与速度方向） 、Components（给定速度

分量）和 Magnitude,Normal to Boundary（给定速度值且假定速度垂直于边界） .

（2）如果靠近速度入口边界的是移动网格,则在 Reference Frame（参考坐标系）下拉

列表中,选择 Relative to Adjacent Cell Zone（以相邻网格为参照的相对速度）或 Absolute

（绝对速度）选项确定所定义的速度是相对速度还是绝对速度.

（3） 坐标系是在 Coordinate System （坐标系） 下拉列表中,通过选择 Cartesian (X,Y,Z)（直角坐标系） 、 Cylindrical (Radial,Tangential,Axial) （柱坐标系） 或 Local Cylindrical (Radial,

Tangential,Axial)（局部柱坐标系）来确定的.

（4）在确定了速度定义方法、是否使用相对速度、坐标系形式三个选择后,就可以输

入栏中分别输入相应的数据即可完成速度定义.

在计算模型是轴对称带旋转流动时,除了可以定义旋转速度,还可以定义旋转角速度.

类似地,如果选择了柱坐标系或局部柱坐标系,则除了可以定义切向速度,还可以定义入

口处的角速度.将角速度看作矢量,则其定义与速度矢量定义是类似的.

2.定义温度和出口表压

如果计算中包含了能量方程,则需要在入口速度边界处需要给定静温.

如果采用耦合求解器,还可以在速度入口边界上定义出流表压（Outflow Gauge

Pressure） .如果在计算过程中速度入口边界上出现回流,则那个面就被作为压强出口边界

处理,其中使用的压强就是在这里定义的出流表压.

除了上面的参数外,在速度入口边界条件中还可以定义湍流参数、组元质量浓度、辐

射参数、非预混燃烧参数、预混燃烧边界条件、弥散相边界条件、多相流边界条件等参数,

表 8-3 速度入口边界的缺省设置

参数 数值

温度（Temperature） 300

速度（Velocity Magnitude） 0

流动方向的X 分量 1

流动方向的Y 分量 0

流动方向的Z 分量 0

X方向的速度 0

Y方向的速度 0

Z方向的速度 0

湍流动能 1

湍流耗散率 1

出口流动表压 0

fluent可以设置固定输出参数。FLUENT计算域设置面版中有个固定值设置功能Fixed，Values，可以用来强制设置某个计算域的变量如温度、速度等为恒定值。在一些应用场合，比如恒温空调房可以使用该功能进行恒温设置。以下用一个简单的案例来介绍，同时给出一些注意事项。

本教程通过一个仿真分析汽车供暖、通风和空调（HVAC）管道系统中的三维湍流流动和传热问题的案例，介绍ANSYS Workbench中可用的参数分析实用工具。

在本教程中，将通过在输入参数中添加约束来重新定义在ANSYS DM中创建的几何参数。使用ANSYS FLUENT来建立和解决CFD问题，在定义问题的同时，您还将学习在ANSYS中定义输入参数。本教程还将提供如何在ANSYS CFD-POST中创建输出参数。

在过去的汽车空调系统设计中，一般需要制作工程样机在实验室中通过实验的手段进行性能测试。然而，随着计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助制造（CAM）技术的引入，现代汽车空调系统的设计过程得到了改进。使用CFD进行空调系统性能仿真测试可以得到包括流体速度（气流）、压力值和温度分布在内的计算结果。

作为分析的一部分，设计者可以改变系统的几何形状或入口速度、流量等边界条件，并观察流体流动模式的影响。本教程演示了一个有代表性的汽车空调系统的空调设计优化过程，它包括一个用于冷却的蒸发器和一个用于加热要求的热交换器。这个暖通空调系统是对称的，所以几何通过使用对称平面进行简化，以减少计算时间。

1、启动WORKBENCH并导入模型

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 18.2→Workbench 18.2命令，启动Workbench 18.2。

（2）在Workbench主界面中，单击主菜单中File→Restore Archive按钮，d出Select Archive to Restore（导入保存文件）对话框，选择文件名为fluent-workbench-param.wbpz的文件，单击OPEN按钮d出Save As（另存为）对话框，保存为fluent-workbench-param.wbpj和相应的fluent-workbench-param_files文件夹，在Workbench主界面中显示本案例项目。

（3）单击主菜单中View→Files按钮，在Workbench界面中显示项目所涉及的各类文件及其存储位置。

（4）在窗口中双击Parameter Set（参数设置），d出Parameter Set（参数设置）选项卡。

在Outline of All Parameters视窗中，参数hcpos代表模型换热器阀门的开度大小，当hcpos值为25时，阀门开启流体可以经过换热器，当hcpos值为90时，阀门完全关闭。

参数ftpos代表模型风管阀门的开度大小，当ftpos值为20时，阀门完全关闭，当ftpos值为60时，阀门开启流体可以经过风管。

参数wsfpos代表模型挡风玻璃和前面板阀门的开度大小，当wsfpos值为15时，阀门开启流体可以经过挡风玻璃，当wsfpos值为90时，阀门完全关闭，当wsfpos值为175时，阀门开启流体可以经过挡风玻璃和前面板。

（5）在Outline of All Parameters视窗中，在New input parameter行中，在Parameter Name中输入input_hcpos，input_ftpos和input_wsfpos，建立三个新的变量，在Value中对应输入15，25和90三个值。

（6）在Outline of All Parameters视窗中，单击变量hcpos，在Properties of Outline视窗中改变Expression中的值为min(max(25,P4),90)。

（7）同样的，改变变量ftpos的Expression值为min(max(20,P5),60)，改变变量wsfpos的Expression值为min(max(15,P6),175)。

（8）点击Parameters Set选项卡旁边的X关闭窗口，更新项目的Geometry和Mesh。

2、设置求解参数

（1）在窗口中双击Setup（设置），启动FLUENT 18.2。在FLUENT Launcher界面中保持默认值，单击OK按钮进入FLUENT主界面。

（2）在主菜单Setting Up Physics→Solver中，保持默认设置。

（3）单击主菜单Setting Up Physics→Models按钮，勾选Energy。单击Viscous按钮，d出Viscous Model（湍流模型）对话框，选择k-epsilon (2 eqn)湍流模型，在Near-Wall Treatment中选择Enhanced Wall Treatment，单击OK按钮关闭湍流模型对话框。

（4）单击主菜单中Define→Cell Zone Conditions按钮启动Cell Zone Condition（区域条件）面板。选择fluid-evaporator单击Edit按钮d出Fluid对话框，勾选Source Terms，在Source Terms选项卡中，在Energy旁单击Edit按钮d出Energy sources对话框，在Number of Energy sources中输入1，输入-787401.6W/m3，单击OK按钮关闭窗口。

3、设置参数值

（1）单击主菜单中Define→Boundary Conditions按钮启动的边界条件面板。

（2）在边界条件面板中，双击inlet-aird出边界条件设置对话框。

在Velocity Magnitude中选择New Input Parameterd出Input Parameter Properties对话框，在Name中填入in_velocity，在Current Value中输入0.5，单击OK按钮确认退出。

在Specification Method中选择Intensity and Hydraulic Diameter，在Hydraulic Diameter中填入0.061。

在Thermal选项卡中，设置Name为in_temp的参数，在Current Value中输入310。

（3）在FLUENT主界面左侧的模型树中，单击Parameters &Customization→Parameters →Input Parameters可查看设置好的边界条件参数。

（4）在边界条件面板中，双击outlet-front-midd出边界条件设置对话框。

在Specification Method中选择Intensity and Hydraulic Diameter，在Hydraulic Diameter中填入0.044。

（5）在边界条件面板中，单击Copy按钮d出Copy Conditions（边界条件复 制）对话框。

在From Boundary Zone中选择outlet-front-mid，在To Boundary Zone中选择outlet-front-side-left，单击Copy按钮完成复 制。

（6）同样的，在outlet-foot-left中，在Specification Method中选择Intensity and Hydraulic Diameter，在Hydraulic Diameter中填入0.052。

4、计算求解

（1）单击主菜单中Solve→Methods按钮，d出Solution Methods（求解方法设置）面板。

在Scheme中选择Coupled，在Spatial Discretization中Pressure选择PRESTO!，Momentum选择First Order Upwind，Energy选择First Order Upwind。

（2）单击主菜单中Solve→Initialization按钮，d出Solution Initialization（初始化设置）面板。

Initialization Methods中选择Hybrid Initialization，单击Initialize按钮进行初始化。

（3）单击主菜单中Solve→Run Calculation按钮，d出Run Calculation（运行计算）面板。

在Number of Iterations中输入1000，单击Calculate开始计算。

（4）计算完成后，关闭FLUENT软件，返回Workbench主界面。

5、后处理设置输出参数

（1）双击Workbench界面中Results项，进入CFD-Post界面。

（2）在outline栏中双击Default Legend View 1，d出Details of Default Legend View 1面板，在Definition选项卡中Title Mode选择Variable，在Appearance选项卡中Precision中填入 2并且选择Fixed，单击Apply按钮。

（3）单击任务栏中 （矢量）按钮，d出Insert Vector（创建矢量）对话框。默认矢量名称为“Vector 1”，单击OK按钮进入矢量设定面板。

（4）在Geometry（几何）选项卡中Locations选择symmetry central unit，Sampling选择Equally Spaced，# of Points中填入10000，Projection选择Tangential。

在Color（颜色）选项卡中，Mode选择Variable，Variable选择Pressure。

在Symbol（符号）选项卡中，Symbol Size中填入0,05，勾选Normalize Symbols，单击Apply按钮创建矢量图。

（5）单击主菜单中Insert→Location→Surface Group按钮，d出Insert Surface Group（创建表面组）对话框，名称设置为“alloutlets”，单击OK按钮进入Details（细节）面板。

（6）在Geometry（几何）选项卡中，单击Locations旁边的 按钮，d出Location Selector对话框，选择outlet foot left，outlet front mid，outlet front side left和outlet windshield四个表面单击OK按钮确认，则alloutlets出现在outline选项卡User Locations and Plots中。

（7）同（5）~（6）步，创建名称为frontoutlets的表面组，选择的表面包括outlet front mid和outlet front side left。

（8）单击主菜单中Insert→Expression按钮，d出Insert Expression（创建表达式）对话框，名称设置为“floutfront”，单击OK按钮进入Details（细节）面板。

（9）在Definition（定义）选项卡中输入-(massFlow()@frontoutlets)*2，单击Apply按钮创建，在Expressions（表达式）选项卡中，右键单击新建的floutfront表达式选择Use as Workbench Output Parameter。

（10）同步骤（8）~（9），创建名称为floutwindshield，floutfoot和outlettemp的公式，对应的表达式分别为：-(massFlow()@outlet windshield)*2，-(massFlow()@outlet foot left)*2和massFlowAveAbs(Temperature)@alloutlets，且全部选择为Use as Workbench Output Parameter。

（11）关闭CFD-POST软件，返回Workbench主界面。

6、创建设计点

（1）双击Workbench界面中Parameter Set项，进入Parameter Set选项卡，在对话框Table of Design Points中，右键单击已有的设计点DP0，选择Duplicate Desig对话框n Point，创建新的设计点DP1，同样，再创建新的设计点DP2。

（2）对于DP1和DP2，按照下表设置相应数值。

（3）在Workbench界面中单击Update all Design Points按钮，更新设计点输出数据。

（4）选择DP0，DP1和DP2三个设计点，右键单击鼠标选择Export Selected Design Points。

（5）在Workbench界面中单击主菜单中File→Save按钮保存数据，单击主菜单中File→Close按钮关闭Workbench。

7、后处理新设计点

（1）单击主菜单中File→Open按钮，导入文件fluent-workbench-param_dp1.wbpj。

（2）双击Workbench界面中Results项，进入CFD-Post界面，显示矢量图，在Color（颜色）选项卡中，Mode选择Variable，Variable选择Pressure。

（3）同样，导入文件fluent-workbench-param_dp2.wbpj，显示相应的矢量图。

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首次发布时间：2021-07-14

最近编辑：1年前

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