Figure 1: 多项式轮廓面板
2. 指定系数的数量(最多为8个)。系数的数量定义了多项式的阶数。默认的数量为一,
也就是零阶多项式:属性为常值且等于唯一的系数A_1;输入二则定义一阶多项式:属性随温度呈线性变化,如此等等。
3. 定义系数。系数1, 2, 3,... 和使用温度相关函数定义属性中的方程1的A_1,A_2, A_3,...
是一致的。上图的面板对应的就是下面的函数:
??T??1000?0.02T
需要注意温度的单位限制!
2.分段线性函数所需要的输入
定属性的温度分段线性函数步骤如下:
1. 在使用材料面板的1中,在属性名字(如:Viscosity)右边的下拉菜单中选择分段线性
函数。会打开分段线性函数轮廓面板如下。(因为这只是模式面板,所以,在进行以下步骤之前解算器不允许你做其它的任何事情)。
Figure 1: 分段线性轮廓面板
2. 定义分段的点数
3. 在数据点处输入每一个点的数据对,首先输入点1的无关和相关变量值,然后逐渐增加
点的数目输入相关数值。所提供的点的数据对必须是按顺序的(随温度的增加而变化),解算器是不会为你分类的。每一个属性最大为30个分段点,下图是上面面板所描述的
轮廓。
Figure 2: 粘性的分段线性定义m (T)
3.分段多项式函数的输入
要定义材料属性的温度分段多项式函数,步骤如下:
1. 在使用材料面板的1中,在属性名字(如:Viscosity)右边的下拉菜单中选择分段多项
式函数。会打开分段多项式函数轮廓面板如下。(因为这只是模式面板,所以,在进行以下步骤之前解算器不允许你做其它的任何事情)。
Figure 1: 分段多项式轮廓面板 2. 指定范围的数目,如方程1,分两个范围如下:
for300?T?1000:cp?T??429.929?1.874T?1.966?10T?1.297?10T?4.000?10T?32?63?104
for1000?T?5000:cp?T??841.377?0.593T?2.415?10?4T2?4.523?10?8T3?3.153?10?12T4
最多定义3个范围,范围的顺序也要使随着温度的增加而增加,解算器不会为你自动排序。
3. 对于第一个范围(Range = 1),指定最大和最小温度,以及系数的数目(最多为8)。系
数的数目定义了多项式的阶数。这和多项式的是一致的。
4. 定义系数,系数1, 2, 3,... 和使用温度相关函数定义属性中的方程5的A_1,A_2, A_3,...
是一致的。上图的面板对应的就是方程1的第一个范围。
5. 增加变量的范围输入相应的温度最大值、最小值、系数的数目以及相应的系数,如果有
第三个范围重复上述步骤。
注意温度的单位限制,前面已经讨论了!
4.检查和修改已经存在的轮廓
如果你要检查和修改系数、数据对或者范围,请点击属性名字右边的编辑按钮,此时便会打开适当的面板供你检查和修改。
注意:在数据库材料面板你不能修改轮廓,但是你可以点击察看按钮来检查数据。
7.1.4自定义材料数据库
材料数据库在Path/Fluent.Inc/fluent5.x/cortex/lib/propdb.scm文件中。其中Path是FLUENT安装目录,x为相关版本,如fluent5.0,x就为0。
如果你想将常用的材料增加到材料数据库,步骤如下: 1. 将上述目录的propdb.scm文件复制到当前的工作目录。 2. 使用文本编辑器,按照下面的格式增加其它材料。如果你所要定义的材料和已有的材料
相似,你可能要复制已有的材料,然后改变它的名字。空气和铝的相关条目如下: (air fluid
(chemical-formula . #f) (density (constant . 1.225)
(premixed-combustion 1.225 300)) (specific-heat (constant . 1006.43))
(thermal-conductivity (constant . 0.0242)) (viscosity (constant . 1.7894e-05)
(sutherland 1.7894e-05 273.11 110.56) (power-law 1.7894e-05 273.11 0.666)) (molecular-weight (constant . 28.966)) )
(aluminum (solid)
(chemical-formula . al) (density (constant . 2719)) (specific-heat (constant . 871))
(thermal-conductivity (constant . 202.4)) (formation-entropy (constant . 164448.08)) )
当你在当前工作目录下的FLUENT进程中进行下一次加载材料数据库时。FLUENT会加载你所修改的propdb.scm文件,而不是原来数据库的文件,此时你所定义的材料就会在数据库材料面板中可以得到了。
如果你想在其它情况下使用修改后的数据库,你可以将自定义的文件propdb.scm放到cortex/lib目录中,替换掉默认的数据库。在进行这项操作之前,你应该将原来的propdb.scm 文件改个名字或者备份一下以便将来使用。
7.2密度
FLUENT为定义密度提供了几个选项:常数密度;温度相关和/或成分相关密度。本节描述了每一个输入选项和控制物理模型。在所有的情况下,你都要用使用材料面板中的1来定义密度。菜单:Define/Materials...。
7.2.1不同流动区域密度的定义
FLUENT中密度的选择是非常重要的,你必须在流动区域的基础上设定适当的密度关系式 。
? 对于可压流,理想气体关系式式是适当的密度关系式。 ? 对于不可压流你需要选择下面方法中的一种:
1. 密度如果与温度无关,请选择常数。 2. 对于完全不可压流中压力有很小的变化,但是你想要使用理想气体定律时来体现密
度和温度之间的关系(如自然对流)时,你就应该使用不可压理想气体定律。不可也理想气体定律不能计算封闭区域的时间相关自然对流。 3. 当密度是温度的函数时(如自然对流问题),我们就应该使用温度的多项式函数、
分段线性函数或者分段多项式函数。
4. 对于温度有很小变化的自然对流问题,可以使用Boussinesq模型。
多重区域模型的混合密度关系式
如果模拟的是使用不同材料的多重流体区域,你需要注意如下问题: ? 对于分离解算器,可压理想气体定律不能和其它密度方法混合使用。这就意味着如果某
一材料使用可压理想气体定律,那么其它所有的材料也必须使用可压理想气体定律。需要注意的是,耦合解算器不受该限制。
? 只有一个指定的操作压力和一个指定的操作温度。这就意味着如果你对不止一种材料使
用理想气体定律,它们会共用相同的操作压力;如果你对不止一种材料使用Boussinesq模型,它们就会共用相同的操作温度。
7.2.2常数密度的输入
要定义常数密度,请选择使用材料面板中的1密度右边的下拉菜单检查常数,并输入材料的密度值。对于默认流体(空气)密度为1.225 kg/m^3。
7.2.3Boussinesq近似所需要的输入
要激活密度的Boussinesq近似,选择使用材料面板中的1密度右边的下拉菜单中的Boussinesq,并为密度制定常数值。你还要设定温度膨胀系数以及相关的操作条件,详细内容请参阅Boussinesq模型一节。
7.2.4密度定义为温度的轮廓函数
如果你模拟包含热传导的问题,你可以定义密度为温度的函数,共有三种类型: 分段线性:
??T???n?分段多项式:
?n?1??nTn?1?Tn?T?Tn?
forTmin,1?T?Tmax,1:??T??A1?A2T?A3T2?...forTmin,2?T?Tmax,2:??T??B1?B2T?B3T?...2
多项式:
??T??A1?A2T?A3T2?...
这些方法的输入,首先在密度右边的下拉菜单中选择分段线性、分段多项式或者多项式,其余操作请参阅前面所介绍的使用温度相关函数定义属性一节。
7.2.5不可压理想气体定律
在FLUENT中,对于不可压流如果使用理想气体定律来定义密度,密度的计算式为:
??popRT
其中R为普适气体常数,p_op为你在操作压力面板定义的操作压力。在这种情况下,密度只与操作压力相关而与当地压力场无关。
不可压理想气体所需要的密度输入:
1. 在使用材料面板一节1中的密度右边的下拉列表中选择不可压理想气体来激活不可压
流体的理想气体定律。你必须对每一个所使用的材料分别指定不可压理想气体定律。对于混合物的理想气体定律指定的信息请参阅多组分混合物的组分相关密度一节。
2. 在操作条件面板中的定义操作压力框中设定操作压力。菜单:Define/Operating
Conditions...。需要注意的是当你计算理想气体定律的密度时操作压力的输入是很重要的。详情请参阅操作压力一节中关于设定操作压力适当值的建议。操作压力默认为101325 Pa。
3. 如果不解化学组分输运方程,请设定同质或者单组分的分子量,或者对与多组分混合物
设定每一种流体材料的分子量。对于每一种材料,请在使用材料面板中的1中输入分子量的值。
7.2.6可压流动的理想气体定律
对于可压流,气体定律的形式为:
??pop?pRT