ANSYS 14.0/FLOTRAN理论解析与工程应用实例

ANSYS14.0中SST湍流模型的应用实例

SST模型在近壁区域自动使用k-ω模型，在远离壁面区域自动使用k-ε模型。该模型的系数是关于F1的函数，即有=F11+2 式中，为SST模型的模型系数；1为k-ω湍流模型系数；2为k-ε湍流模型系数。表2-7列出了SST湍流模型的其他参数默认值。选择Shear Sreess Transport，单击OK按钮，激活SST湍流模型，弹出图2-10所示的SST湍流模型输入参数面板。
理论教育 2023-11-17

应用实例：标准k-ω湍流模型

k-ω湍流模型求解湍流动能k和指定耗散率ω。k-ω湍流模型中的k表示准确的湍流动能，ω表示湍流耗散率ε与湍流动能的比值，即单位湍流能量的耗散率，参见式。其中一些参数与标准k-ε模型相同，用户可参见表2-1中所列的标准湍流模型系数。表2-6列出k-ω湍流模型参数的默认值。
理论教育 2023-11-17

非牛顿流体粘度理论的解析与应用实例

通常情况下，流体的粘度行为就像一个幂律模型的剪切率对于中间值，而其余的有界零/无限剪切速率。该流体的粘度被假定为具有下限和上限。当应力超过了屈服强度，则增加的应力与应变率成比例，这种行为与牛顿流体相同。式中，μr为牛顿粘度。典型情况下，μr一般的取值为100倍的μ0以便模拟真实的Bingham流体行为。
理论教育 2023-11-17

ANSYS14.0/FLOTRAN瞬态项计算方法选择

单元矩阵的第一项为瞬态项，其一般表达式为：对于节点i，则有下角标i和j为节点号。图3-1 选择质量矩阵类型的设置面板程序提供了两种时间积分方法：纽马克法和向后差分法。用户使用下列方法选择瞬态计算积分方法：命令：FLDATA4GUI：Main Menu︱Solution︱FLOTRAN Set Up︱Transient Ctrl︱Time Integration Meth，弹出图3-2所示的选择瞬态计算积分法选择面板，在面板上用户可以选项时间积分为向后差分法和纽马克方法。图3-2 选择瞬态计算积分法选择面板
理论教育 2023-11-17

流体计算参考条件解析及工程应用

用户可以使用下列方式设置参考条件GUI：Main Menu︱Solution︱FLOTRAN Set Up︱Flow Environment︱Ref Conditions，弹出图6-22所示的流体计算参考条件设置面板，该面板包括7个参数：图6-22 流体计算参考条件设置面板参考压力Reference pressure为参考压力，程序通过参考压力、相对压力以及流体密度和坐标系相关的值计算流体绝对压力，详细理论用户可以参考第2章中1.6压力一节。该参数用于可压缩绝热流体流体问题的计算。
理论教育 2023-11-17

ANSYS14.0/FLOTRAN湍流模型解析与应用

SZL模型数值计算精度较好，但是在一些情况中，会降低有效粘度从而对稳定性产生不利的影响。如果SZL的计算结果与其他三种模型差别较大，建议用户在有严重湍流的区域加密网格。表2-5列出了SZL湍流模型参数的默认值。SZL湍流模型的转动项Cr=4.0。选择Shi-Zhu-Lumley，单击OK按钮，激活SZL湍流模型，弹出图2-8所示的SZL湍流模型参数输入面板，输入5个参数SZL1、SZL2、SZL3、SCTK和SCTD。
理论教育 2023-11-17

预条件残差极小求解器-理论解析与工程应用实例

用户可用下列方式选择预条件共轭残差求解器：GUI：Main Menu︱Solution︱FLOTRAN Set Up︱CFD Solver Controls︱DOF，弹出求解器选择面板，选择PGMA，单击OK按钮，则激活预条件广义极小残差求解器，并弹出图4-4所示共轭梯度求解器控制参数面板。图4-4 预条件广义极小残差求解器控制参数设置面板当构造L和U分解矩阵时，PGMR方法使用完全填充。PGMR方法使用LU预条件将系统方程转换成一系列较易求解的方程。对于预条件共轭残差法方程。事实上，Jobname.dbg记录了PGMR求解器的使用情况。
理论教育 2023-11-17

FLOTRAN分离解求解算法及工程应用实例

压力方程通过分离速度—压力求解算法获得。FLOTRAN的求解流体算法为通用经典的求解压力耦合方程的半隐式方法，简称SIMPLE。FLOTRAN提供了两种分离求解算法。一种是原始SIMPLEF算法，另一种为增强型SIMPLEN算法。在第一组积分表达式中，使用分部积分法将未知新速度从被积函数中的导数项中移出。即以上这些项表示了含有N个未知速度的N个代数方程组。为了表达方便，每一个节点的相邻速度从求解动量方程中获得。6）求解组分传输方程。
理论教育 2023-11-17

FLOTRAN分析类型—理论解析与应用实例

用户可以使用FLOTRAN进行以下流体分析：层流分析层流中的速度场都是平滑有序的，高粘性流体的低速流动通常属于层流。动网格分析FLOTRAN中采用ALE算法，即任意的拉格朗日-欧拉方程来实现流体中的动网格分析。多场耦合分析目前，在工程中存在很多与流体相关的多场耦合问题，如流-固耦合，流-固-热耦合和流-热耦合问题，为此ANSYS基于FLOTRAN和多场耦合求解器为用户提供了较为完备的解决方案。
理论教育 2023-11-17

ANSYS14.0/FLOTRAN共轭残差求解器参数设置

图4-2 共轭残差求解器控制参数设置面板SRCH参数该参数用来设置搜索矢量数量，对于求解动量方程、压力方程、温度方程、湍流动能方程和湍流动能耗散率方程的默认值都为2。由于较小的变化率导致代数方程求解器终止被认为是一种正常的功能并没有任何警告信息而会被打印。
理论教育 2023-11-17

解析与应用：松弛系数设置及默认值

使用φi表示感兴趣的节点值，则松弛的表达式如下φinew=（1rφ）φiold+rφφicalc （5-2）式中，rφ为变量的松弛系数。用户可用下列方法设置自由度的松弛系数：命令：FLDATA25，RELXGUI：Main Menu︱Solution︱FLOTRAN Set Up︱Relax/Stab/Cap︱DOF Relaxation，弹出图5-2所示的自由度松弛系数设置面板，由图可知速度、压力和湍流动能的松弛系数默认值为0.5，温度的松弛系数默认值为0.8。
理论教育 2023-11-17

理论解析与工程应用实例：选择方法和表格设置方法

图6-3 液体密度输入面板3.气体的设置方法用户选择流体密封设置面板中的Gas，单击OK按钮，弹出图6-4所示的气体密度输入面板，该面板存在三个输入参数D0、D1和D2。图6-4 气体密度输入面板4.表格的设置方法通过该项功能可以实现模拟复杂流体属性的目的。
理论教育 2023-11-17

ANSYS14.0/FLOTRAN近壁区域处理解析与应用案例

以上8种湍流模型，除了零能方程模型外都要求使用近壁参数，以考虑近壁区域的流体状态。k-ω湍流模型与SST湍流模型中的近壁面处理方法有些细小的差别。k-ε湍流模型对紧邻壁面区域的流体流动情况无效。给出的当前速度值在具有壁面的某一距离处平行于壁面，并且使用迭代计算方法获得壁面剪切应力。其中，κ和E的默认值分别为0.4和9.0，后者对应于光滑壁面条件。
理论教育 2023-11-17

RNG湍流模型的应用实例

RNG k-ε模型来源于严格的统计技术。RNG k-ε湍流模型非常适合模拟具有大曲率的几何模型，如一个经历180°转弯的管道。表2-2列出了RNG k-ε湍流模型控制参数的默认值。选择RNG，单击OK按钮，激活RNG k-ε湍流模型，弹出图2-5所示的RNG k-ε湍流模型输入参数面板，输入6个参数：Cmu、C1、C2、STCK、SCTD和BETA。图2-5 RNG k-ε湍流模型输入参数面板此外，η∞只能使用命令进行修改，格式如下：FLDATA24A，RNGT，ETAI，Value，其中的Value为用户输入的η∞。
理论教育 2023-11-17

动量方程：方程的解析与应用

使用式（2-5）可以把动量方程转换为N-S方程，本章将N-S方程也称为广义动量方程，该方程中不包括应力项。对于流体属性没有进行任何假设的动量方程如下：式中，gx、gy、gz为重力产生的加速度分量；ρ为流体密度；μe为有效粘度；Rx、Ry、Rz为分布式阻力；Tx、Ty、Tz为粘性损失项。这种方法非常适合于高度可压缩流体、静态温度流体和低速可压缩流体分析。
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