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针对流体流动和温度场的数值分析步骤

标签:
人工智能

 COMSOL中多种形式的流体流动方程,以及这些方程中每个选项的最佳使用方式。

http://cn.comsol.com/blogs/compressibility-options-and-buoyancy-forces-for-flow-simulations/

 Navier-Stokes 方程,因为该方程是流体流动分析中最常用的方程


  • 第一步是基于流体密度对要模拟的流动类型进行表征

所有流体都是可压缩的,也就是说,流体的密度由绝对压力和温度决定,其热力学函数表达式为 https://img1.sycdn.imooc.com//5b1f7d99000176c701130023.jpg。然而,从实用性角度来看,只考虑温度便能实现对大多数流体的准确描述,即 https://img1.sycdn.imooc.com//5b1f7da60001f09900800023.jpg


  • 非等温流场仿真通常涉及冷却和加热应用(即共轭传热

  • 在对流传热仿真中,可压缩流动(Ma < 0.3)选项可用来分析强制对流和自然对流。自然对流的驱动力来源于由温度梯度引起的浮力

  • 弱可压缩流动 选项的方程为简化形式,因此计算速度有所提升

  • 不可压缩流动 选项同样能应用于强制对流和自然对流。在进行连续仿真时,初始情况下该选项仍然适用。比如说,有时先在参考温度下计算流场,然后在第二次仿真中计算温度场。当流体属性在模拟温度和压力范围内变化较小时,由此方式得到的估算值将十分精确。

  • 注:在使用重力选项时,请务必保持边界条件和初始值的一致性,这一点在模拟自然对流时尤为重要。

  • 模拟自然对流时,需要同时使用“重力”特征和非等温流 接口。二者结合使用,便能模拟在重力加速度作用下耦合的流场和温度场。

  • 选定合适的压缩性选项是准确、高效地求解流体系统的关键。

    可压缩性选项等温流非等温流
    可压缩流动(Ma < 0.3)

    弱可压缩流动

    不可压缩流动

    • Boussinesq 近似

    • 恒定密度

    • 通常适用于在开放系统中流动的气体或空气

    • 水,液体

    • 考虑到密度对任意变量的依赖性(忽略压力的制约)

    • 由压力引起的不可忽略的密度变化

    • 空气,理想气体

    • 封闭腔内的气体

    • 由压力引起的不可忽略的密度变化

    • 空气,理想气体

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