XFDTD中外部边界条件的设置
室外风环境模拟软件边界条件
室外风环境模拟软件边界条件模拟目标:通过室外风环境模拟,指导建筑在规划时合理布局建筑群,优化场地过渡季、夏季的自然通风,避开冬季主导风向的不利影响。
实际工程中需采用可靠的计算机模拟程序,合理确定边界条件,基于典型的风向、风速进行建筑风环境模拟,并符合以下要求:1)冬季典型风速和风向条件下,建筑物周围人行区风速低于5m/s,且风速放大系数小于2;(如难以达到V<5m/s的要求,经专家论证后可适当降低要求,但室外风速放大系数必须满足;) 第2排建筑迎风面与背风面(或主要开窗)表面风压差不超过5Pa;2)过渡季、夏季典型风速和风向条件下,场地内人活动区不出现涡旋或无风区,50%以上可开启外窗室内外表面的风压差大于0.5Pa。
模拟边界条件:为保证模拟的准确性,室外风环境模拟边界条件设置应符合下列规定:1)模拟工况:根据《中国建筑热环境分析专用气象数据集》中地区典型气象年的数据统计,按表1.1选择过渡季、夏季和冬季出现频率最高的风向和平均风速作为对应季节的模拟条件;表1.1 地区室外风环境模拟工况工况风频(%)风向风速过渡季15.98 ESE 3.34夏季10.87 S 3.60冬季27.78 E 3.242)建模域:评价建筑(群)应充分考虑周围建筑的影响,得到的风环境计算结果方具有可参考价值。
而过多的考虑周围建筑,则会导致建模工作量过大。
建议最低建模工作量,既可以反映出最主要的影响因素对目标建筑周边风环境的影响,又将建模工作量限定在合理的范围;3)计算域:水平方向的长和宽不宜小于7H(含建筑本身)、垂直方向高度不宜小于3H;建- 1 -- 2 - 筑阻挡率不宜大于5%,不应大于10%。
当模拟关注建筑物后的尾流时,下风方向的长度可适当扩大;图1.1 计算域和建模域推荐尺寸示意图根据风洞实验技术的要求,计算区域的选取应保证室外梯度风充分发展形成大气边界层特征的流动,且建筑阻挡率不宜>5%,以尽可能接近真实大气流动,不致于产生气流在“受限”空间内流动从而影响模拟精度的情况。
边界条件的设定
1 2 v 2
Pressure Inlet (2)
注意的是 Gauge pressure 必须给定.
pabsolute pgauge poperating Operating pressure 定义: Define Operating Conditions
同时适用 compressible 和 incompressible flows. Fluent 计算时采用 static pressure and velocity 通过压力面的通量由内部条件和流动方向决定. 可以被用作模拟“Free”面.
边界条件的具体内容和计算中采用的物理模型、
边界条件的类型密切相关.和所得到的结果.
分析流程
1. 来流条件
均匀性 非预混模型 考虑混合效果
Air
1
2
Combustor Wall
3
2. 喷嘴进口
非预混模型 参数要求高
3. 喷嘴出口
预混模型 参数要求高
Nozzle 1 Fuel Manifold box
基本原则
设定在流体的进、出口
可以有利于收敛.
在垂直于边界上不应该
存在很大的参数梯度.
导致不同的结果.
减小边界附近的网格
扭曲度.
导致计算早期误差过大.
1
2
基本的边界类型
外部面
一般: Pressure inlet, Pressure outlet 不可压: Velocity inlet, Outflow 可压: Mass flow inlet, Pressure far-field 特殊: Inlet vent, outlet vent, intake fan, exhaust fan 其它: Wall, Symmetry, Periodic, Axis
计算流体力学模拟中的边界条件设置技巧
计算流体力学模拟中的边界条件设置技巧计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)是一种数值模拟方法,用于研究流体力学现象。
在CFD模拟中,边界条件的设置是至关重要的一步,它直接影响着模拟结果的准确性和可靠性。
本文将介绍一些边界条件设置的技巧,以帮助读者更好地进行CFD模拟。
1. 进行物理实验验证在设置边界条件之前,进行物理实验验证是非常重要的。
通过实验可以获取流体流动的一些基本参数,如速度、压力等。
这些参数可以作为边界条件的参考值,帮助我们更准确地设置边界条件。
2. 确定边界类型在CFD模拟中,常见的边界类型包括入口边界、出口边界和壁面边界。
入口边界用于设定流体的入口条件,出口边界用于设定流体的出口条件,壁面边界则用于设定流体与固体壁面的交互作用。
根据具体问题的不同,我们需要选择合适的边界类型。
3. 设置入口边界条件入口边界条件的设置直接影响着流体的初始状态。
通常情况下,我们需要设定流体的速度、压力和温度等参数。
对于速度,可以根据物理实验结果进行设定;对于压力和温度,可以根据流体的状态方程和热力学性质进行计算。
4. 设置出口边界条件出口边界条件的设置主要是设定流体的出口压力或出口速度。
在CFD模拟中,通常使用压力出口边界条件,即设定出口处的压力值。
这个压力值可以根据物理实验结果进行设定,或者根据流体的流动特性进行估计。
5. 设置壁面边界条件壁面边界条件的设置是CFD模拟中的关键步骤之一。
在模拟中,流体与固体壁面之间存在摩擦力和压力等交互作用。
为了准确模拟这种交互作用,我们需要设置壁面的摩擦系数和热传导系数。
这些系数可以根据物理实验结果进行设定,或者根据流体和固体壁面的性质进行估计。
6. 考虑边界层效应边界层效应是指流体在靠近壁面处的速度和温度分布。
在CFD模拟中,我们需要考虑边界层效应对流动的影响。
通常情况下,我们可以使用壁面函数来模拟边界层效应。
壁面函数可以根据流体的物理性质和壁面的几何形状进行选择。
cfd出口边界条件
cfd出口边界条件CFD出口边界条件在计算流体力学(CFD)中,出口边界条件是模拟流体在系统出口处的行为的关键因素。
它们是为了使CFD模拟能够准确地预测出口处的流体流动情况而设定的。
出口边界条件的设置对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。
它们需要考虑到流体在出口处的真实行为,并尽可能地符合实际情况。
在设置出口边界条件时,以下几个因素需要被考虑:1. 出口速度:出口边界条件需要指定流体在出口处的速度。
这可以通过实际测量得到,或者根据系统的特性进行估计。
出口速度的准确设定可以帮助模拟者更好地理解流体在出口处的行为。
2. 出口压力:出口边界条件还需要指定流体在出口处的压力。
这可以通过实际测量得到,或者通过系统的特性进行估计。
出口压力的设定对于模拟结果的准确性有很大的影响,因此需要进行仔细的设定。
3. 出口温度:在一些特定的情况下,出口边界条件还需要指定流体在出口处的温度。
这可以通过实际测量得到,或者根据系统的特性进行估计。
出口温度的设定对于模拟结果的准确性和可靠性有很大的影响。
4. 出口约束:在一些情况下,流体在出口处可能受到一些限制或约束。
这些约束可以是由系统设计或操作需要而设定的。
出口边界条件需要考虑这些约束,并确保模拟结果符合实际情况。
通过合理设置出口边界条件,CFD模拟可以更准确地预测流体在系统出口处的行为。
这对于优化系统设计、改进流体流动效率以及预测流体行为的影响至关重要。
因此,在进行CFD模拟时,合理设置出口边界条件是非常重要的一步。
只有这样,我们才能得到准确可靠的模拟结果,并为实际工程应用提供有力的支持。
通过以上的介绍,我们可以看出CFD出口边界条件的重要性以及对于模拟结果准确性的影响。
在进行CFD模拟时,我们需要根据实际情况合理设置出口边界条件,包括速度、压力和温度等参数。
同时,我们还需要考虑到系统的约束和限制,并确保模拟结果与实际情况相符合。
只有这样,我们才能得到准确可靠的模拟结果,并为实际工程应用提供有力的支持。
CFX边界条件设置讲解[1]
Outlet
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Version 1.3
Fast convergence of mass flow
Mass flow restart
Mass flow diverges
Inventory #002445 4-8
边界条件
合理设置边界条件
Version 1.3
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002445 4-11
边界条件
合理设置边界条件
• 实例
x
5 m/s
情况2: 可压缩流体 1) 质量守恒 过度约束
2) X方向动量守恒 约束不足
3/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
湍流强度和自动计算特征尺度 • 这个选项允许你去指定一个湍流强度但是特征尺度仍然需要自动计算. 湍流强度允许的范围是被限制在
0.1%-10.0% 的范围内,相应的代表很低的湍流程度到很高的团里程度. 通常上讲,自动计算出的特征 长度是不适合外流计算所需的
湍流强度和特征尺度 • 你可以直接指定湍流强度和特征尺度, 通过这两个选项k 和 ε 的值被计算出来. 低湍流强度 (Intensity = 1%) • 这里定义了一个 1% i的湍流强度和一个等于 1涡粘率. 中湍流强度 (Intensity = 5%) • 这里定义了一个 5% i的湍流强度和一个等于 10涡粘率. • 我们推荐这个选项,如果你不知道有关你要模拟情况的任何信息. 中湍流强度 (Intensity = 10%) • 这里定义了一个 10% i的湍流强度和一个等于 100涡粘率. 指定湍流强度和涡粘率
CFD边界条件
CFD边界条件CFD-边界条件定义边界条件概述边界条件包括流动变量和热变量在边界处的值。
它是FLUENT分析得很关键的一部分,设定边界条件必须小心谨慎。
边界条件的分类:进出口边界条件:压力、速度、质量进口、进风口、进气扇、压力出口、压力远场边界条件、质量出口、通风口、排气扇;壁面、repeating, and pole boundaries:壁面,对称,周期,轴;内部单元区域:流体、固体(多孔是一种流动区域类型) ;内部表面边界:风扇、散热器、多孔跳跃、壁面、内部。
(内部表面边界条件定义在单元表面,这意味着它们没有有限厚度,并提供了流场性质的每一步的变化。
这些边界条件用来补充描述排气扇、细孔薄膜以及散热器的物理模型。
内部表面区域的内部类型不需要你输入任何东西。
) 下面一节将详细介绍上面所叙述边界条件,并详细介绍了它们的设定方法以及设定的具体合适条件。
周期性边界条件在本章中介绍,模拟完全发展的周期性流动将在周期性流动和热传导一章中介绍。
使用边界条件面板边界条件(Figure 1)对于特定边界允许你改变边界条件区域类型,并且打开其他的面板以设定每一区域的边界条件参数菜单:Define/Boundary Conditions...Figure 1: 边界条件面板改变边界区域类型设定任何边界条件之前,必须检查所有边界区域的区域类型,如有必要就作适当的修改。
比方说:如果你的网格是压力入口,但是你想要使用速度入口,你就要把压力入口改为速度入口之后再设定。
改变类型的步骤如下::1.在区域下拉列表中选定所要修改的区域2.在类型列表中选择正确的区域类型3.当问题提示菜单出现时,点击确认确认改变之后,区域类型将会改变,名字也将自动改变(如果初始名字时缺省的请参阅边界条件区域名字一节),设定区域边界条件的面板也将自动打开。
!注意:这个方法不能用于改变周期性类型,因为该边界类型已经存在了附加限制。
创建边界条件一节解释了如何创建和分开周期性区域。
cfd出口边界条件
cfd出口边界条件
CFD出口边界条件是指在计算流体动力学(CFD)模拟中,用于描述流体在计算域的出口处的边界条件。
出口边界条件的选择对于获得准确的模拟结果非常重要。
常见的出口边界条件包括:
1. 压力出口(Pressure Outlet):在该边界条件下,流体的静压力被指定为一个已知值。
这种边界条件适用于需要模拟流体从计算域中流出的情况。
2. 出流(Outflow):在该边界条件下,流体的速度和压力被自由指定,通常是通过外部现象或者试验数据给出。
这种边界条件适用于需要模拟流体从计算域中流出的情况,但是没有明确的静压力值。
3. 对称(Symmetry):在该边界条件下,流体的速度和压力沿着对称面的法线方向为零,而在切向方向上与相邻单元相等。
这种边界条件适用于具有对称几何形状的问题。
4. 壁面(Wall):在该边界条件下,流体与壁面接触时,速度与壁面平行,且垂直于壁面的速度分量为零。
通常,壁面还需要指定壁面摩擦系数或壁面温度。
5. 入口(Inlet):入口边界条件用于指定流体在计算域的入口处的速度、压力、温度等初始条件。
这些条件通常是通过实验数据或其
他外部来源给定的。
以上仅是一些常见的CFD出口边界条件,根据具体问题和模拟要求,还可以选择其他边界条件。
正确选择和设置出口边界条件对于获得准确的模拟结果至关重要。
CFX边界条件的选择及组合
CFX边界条件的选择及组合CFX中一共有5种边界类型:inlet,outlet,opening,wall,symmetry(对称性)。
1、官方推荐的边界组合:(1)最健壮的:速度/流量进口,静压出口。
在这种组合情况下,进口的总压是求解结果的一部分。
(2)健壮的:进口静压,出口速度/流量。
此种情况下,进口速度及出口总压是可以计算。
(3)初始值敏感的:进口采用总压,出口用静压。
该组合对初始值的设置及其敏感,因为计算比较困难(还是可以计算),收敛速度严重依赖于初始值的好坏。
(4)不可信:进口用静压,出口也为静压。
此种组合是不推荐的。
由于速度值难以估计,所以极易出现非物理解。
(5)不可用(not possible):在出口位置设定总压。
由于约束较弱,一般来说设定总压进口是不推荐使用的。
2、回流现象及人工壁面有时候由于截取不恰当的边界位置,导致进口区域存在流体流出计算域,或者出口边界存在流体流入计算域,即所谓的回流现象。
回流现象对于计算收敛是不利的。
在进口或出口边界设定速度条件,可以允许回流现象而不会开启人工墙,采用压力边界或流量边界都会导致人工墙的出现。
同样,可以设定边界类型为opening来允许回流的发生。
3、关于进口总压与outflow不兼容的问题我们知道,outflow边界指定的是除压力外其他物理量沿边界法线方向梯度为0。
指定了总压进口,在不可压缩忽略能量损失的计算中,流体进出口位置的总压值要保持平衡。
而总压=静压+动压。
由于outflow边界指定是物理量的梯度等于0,这样我们没办法计算出出口位置确切的速度值,同样也就无法计算静压和动压值,利用软件求解,很容易导致非物理界的产生。
E=Z+P+V^2/2g在这个式子不包括'焓'项,因为泵在B级精度以下试验,不需要考虑温升的变化,所以认为焓"i"项为零.Z表示位置引起流体能量的变化项,在泵实验中是测量水面到基准面的高度。
XFdtd培训文档
FDTD 参考书目
■ Karl S. Kunz and Raymond J. Luebbers, The Finite Difference Time Domain Method for Electromagnetics, CRC Press, 1993 ■ Allen Taflove, Computational Electrodynamics, Artech House, 1995 ■ Allen Taflove, Editor, Advances In Computational Electrodynamics, Artech House, 1998 ■ John C. Strikwerda, Finite Difference Schemes and Partial Differential Equations, Wadsworth & Brooks/Cole Mathematics Series, 1989
散射场的 FDTD 理论(1)
■ 将总场分为入射场和散射场: Etotal = Einc + Escat ■ 麦克斯维方程变为: Htotal = Hinc + Hscat
散射场的 FDTD 理论(2)
■ 减去自由空间的麦克斯维方程:
■ Ei 和 Hi 是已知的解析函数,代表自由空间的平面波
散射场的 FDTD 理论(3)
FDTD 参考文献
■ Literature Database: ■ Journals that regularly publish papers on FDTD: IEEE Transactions on Antennas and Propagation IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques Applied Computational Electromagnetics Society (ACES) journal andss Components Letters IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing Radio Science
CFX边界条件设置讲解
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Version 1.3
Inventory #002445 4-4
定义边界条件 边界条件细节
• 入口
– 速度分量 – 法向速度 – 质量流 – 总压 (稳定的) – 静压
-静温 (热传导) -总温 (热传导) -总焓(热传导) -相对静压 (超声速) -入口湍流特性
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002445 4-9
边界条件
合理设置边界条件
• 实例
x
5 m/s
控制方程 1) 质量守恒 2) X方向动量守恒
10 m/s
Version 1.3
3/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002445 4-10
边界条件
合理设置边界条件
• 实例
5 m/s
x
10 m/s
情况1: 不可压缩流体 1) 质量守恒 不可能 2) X方向动量守恒
求解发散
Version 1.3
3/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
-绝热 (热传导) -固定温度 (热传导) -热传导系数 (热传导)
• 对称面
– 无细节设置 (只有被指定的区域才能相对于一个面进行对称)
3/23/2007
CFX 11.0
© 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
ANSYS, Inc. Proprietary
CFX边界条件设置讲解
讲座 4
3/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Version 1.3
Inventory #002445 4-1
边界条件类型
Version 1.3
• 在所有需要进行模拟计算区域的外表面上,都需要设 置边界条件 (限制所需模拟的问题)
在这个讲座的结 尾部分由详细的
说明
Inventory #002445 4-5
边界条件
合理设置边界条件
Version 1.3
• 边界条件的设置对收敛性和结果的准确性有非 常大的影响
3/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002445 4-9
边界条件
合理设置边界条件
• 实例
x
5 m/s
控制方程 1) 质量守恒 2) X方向动量守恒
10 m/s
Version 1.3
3/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002445 4-20
入口湍流状态
Version 1.3
默认湍流强度和自动计算特征尺度 • 默认的湍流强度是 0.037 (3.7%) ,它和计算出的特征尺度一起使用估计入口的 k 和 ε值. 特征长度是考
工程力学中的边界条件如何设置?
工程力学中的边界条件如何设置?在工程力学的研究和实际应用中,边界条件的设置是一个至关重要的环节。
它就像是给一个谜题设定了关键的线索,直接影响着问题的求解结果和对实际物理现象的准确描述。
那么,究竟如何设置工程力学中的边界条件呢?首先,我们要明白什么是边界条件。
简单来说,边界条件就是在研究物体或系统的力学行为时,对其边界上的物理量所施加的限制或约束。
这些物理量可以包括位移、力、温度、速度等等。
在固体力学中,常见的边界条件类型有位移边界条件、力边界条件和混合边界条件。
位移边界条件是指定物体边界上某些点的位移值。
比如说,一个固定在墙上的梁,其与墙接触的那一端的位移就为零。
力边界条件则是规定边界上所受的力的大小和方向。
例如,一个受到水平拉力的杆件,其一端所受的拉力大小和方向就是已知的力边界条件。
混合边界条件则是同时包含了位移和力的约束。
那么如何确定要采用哪种边界条件呢?这需要根据具体的问题和实际情况来判断。
如果我们知道物体在某些边界上的位移是固定的,那么就可以采用位移边界条件。
如果我们清楚地了解作用在边界上的力的情况,力边界条件就是合适的选择。
而在很多复杂的实际问题中,可能需要同时考虑位移和力的约束,这时就需要用到混合边界条件。
设置边界条件时,还需要考虑物体的几何形状和受力特点。
比如,对于一个对称结构,如果我们只关心其一半的力学行为,那么在对称面上就可以设置相应的对称边界条件,以减少计算量。
在流体力学中,边界条件的设置同样重要。
常见的有入口边界条件、出口边界条件和壁面边界条件。
入口边界条件通常指定流入流体的速度、压力、温度等参数。
出口边界条件则规定流出流体的状态。
壁面边界条件则描述流体与固体壁面之间的相互作用,比如无滑移条件,即认为流体在壁面上的速度为零。
实际操作中,获取准确的边界条件信息往往是一个挑战。
这可能需要通过实验测量、理论分析或者参考相关的工程规范和标准。
例如,在设计桥梁时,通过对桥梁基础的地质勘探和材料性能测试,可以确定桥梁基础与土壤接触面上的边界条件。
软件测试中的边界条件分析与测试设计
软件测试中的边界条件分析与测试设计在软件测试中,边界条件分析与测试设计是非常重要的步骤。
通过对边界条件的分析和测试设计,可以更全面、有效地发现软件中的潜在问题,提高软件的质量和可靠性。
本文将从边界条件的概念和意义入手,探讨边界条件分析和测试设计的方法和步骤,并结合实际案例进行说明。
1. 边界条件的概念和意义边界条件是指软件中各种输入、输出或内部状态的边界值,例如最小值、最大值、临界值等。
它们常常对软件的正确性和稳定性产生重要影响。
在进行边界条件分析和测试设计时,我们需要关注以下几个方面的边界条件:1.1 输入边界条件在软件测试中,输入是非常重要的,因为它是软件与外界交互的环节。
输入边界条件可以包括输入的最小值、最大值、等于最小值或最大值的临界值等。
通过分析和测试这些边界条件,可以发现输入数据处理方面的问题,避免出现数据溢出、输入异常或逻辑错误等情况。
1.2 输出边界条件输出是软件向外界提供结果的方式,同样重要。
输出边界条件可以包括输出的最小值、最大值、等于最小值或最大值的临界值等。
通过分析和测试这些边界条件,可以发现输出结果正确性、兼容性或格式异常等问题,确保软件输出符合预期要求。
1.3 内部边界条件内部边界条件主要涉及软件内部状态的边界值。
例如,内存使用、资源管理、循环次数等方面的边界条件。
通过分析和测试这些边界条件,可以发现软件内部的一些潜在问题,如内存泄露、资源耗尽或死循环等。
边界条件的分析和测试设计是为了保证软件的稳定性、正确性和可靠性。
只有对各种可能的边界条件进行全面的分析和测试,才能更好地发现和解决软件中潜在的问题。
2. 边界条件分析与测试设计的方法和步骤边界条件的分析和测试设计需要遵循一定的方法和步骤,以确保全面和高效。
2.1 确定被测对象首先,需要明确被测对象是什么。
被测对象可以是整个软件系统,也可以是某个模块、函数或某个特定的功能。
2.2 识别输入、输出和内部边界条件接下来,需要对被测对象进行分析,识别出各种输入、输出和内部边界条件。
计算流体力学中的边界条件处理
计算流体力学中的边界条件处理在计算流体力学中,边界条件处理是一个至关重要的步骤。
边界条件是指在数值计算中,对于流场的边界处所设定的条件,用于模拟真实流动情况,并保证数值计算的准确性和可靠性。
本文将对计算流体力学中的边界条件处理进行综述,包括常见的边界条件类型和其在不同应用中的处理方式。
一、边界条件类型1. 进口边界条件进口边界条件是指流场的进口边界,即外部流体进入计算区域的边界。
在进口边界处需要设定流体的入口流速、温度、浓度等参数。
常用的进口边界条件有恒定流速、恒定温度和恒定浓度等。
进口边界条件的处理方式通常采用指定数值来模拟实际流动情况。
2. 出口边界条件出口边界条件是指流场的出口边界,即计算区域的外部流体离开的边界。
出口边界条件需要设定出口处的压力、速度等参数。
常见的出口边界条件有静压出口、出流出口等。
出口边界条件的处理方式主要是通过迭代计算来确定达到稳定状态的数值解。
3. 壁面边界条件壁面边界条件是指流场与实际物体接触的部分,需要考虑流体在壁面上的速度、温度等的变化。
通常情况下,流体在壁面上的速度是零,即无滑移边界条件;温度则可根据壁面材料的传热性质进行设定。
壁面边界条件的处理方式通常采用无滑移条件和指定壁面温度条件。
4. 对称边界条件对称边界条件是指流场的某个边界面对称分布的情况。
在对称边界处,流动的物理量具有对称分布的特点,例如速度分量、压力等。
对称边界条件的处理方式是将对称面上的物理量进行相等的设定,以模拟对称分布情况。
二、边界条件处理方式1. 插值法插值法是一种常用的边界条件处理方式。
通过在已知的边界节点上求解物理量的值,然后通过插值方法计算出其他边界节点上物理量的近似值。
插值法能够通过边界条件的已知值预测其他未知值,从而实现对流场的模拟和计算。
2. 外推法外推法是一种基于已知的数值求解方法,通过已知节点上的物理量值来预测边界处未知节点上的物理量。
外推法的基本思想是根据已知节点处的物理量值,利用数值计算方法来迭代求解其他未知边界节点上的值。
CFD分析基础-边界条件和湍流
——边界条件和湍流简介
1、边界条件
概 况
入口和出口边界条件
速度边界
速度分布图表 湍流参数
压力边界和其它
壁面, 对称, 周期 和 轴对称边界 内流域
流体
多孔介质 移动区域
固体
内部面单元
概 况
边界条件:
直接描述边界上的流动情况. 求解数学方程所必须. 如,质量、动量和能量
其它进口和出口边界条件
质量流量入口
用于可压缩流动设定入口的质量流量. 对于不可压缩流动是不必要的. 在密度基于理想气体假设计算的情况下是有用的. 对于无限大流场中的外流计算问题.
压力远场条件
排气风扇和通风出口Exhaust Fan/Outlet Vent
在出口处存在压力的增高或降低.
边界上的数据通过面域给定.
设置边界条件
各区域在前处理过程中划分完成 为特定的域设置边界条件:
Define Boundary Conditions...
在Zone列表中选择域的名称. 在 zone type列表中选择边界类型 点击 Set...按钮进行边界条件的设置
亦可在图形界面中采用鼠标右键来选择边界 进行设置.
只适用于不可压缩流动.
停滞参数根据速度分布的不同而变化.
用于计算可压缩流动可能导致不符合物理规律的结果. 导致不符合物理规律的结果, 不正确的速度场等问题
应避免在接近固体障碍物的位置设定速度入口条件.
CFX边界条件设置讲解
Inventory #002445 4-16
边界条件 关键点
Version 1.3
• 设置合理的边界条件,不要过度约束
• 选择合理的计算域,使得最精确的边界条件得 以施加
3/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002445 4-10
边界条件
合理设置边界条件
• 实例
5 m/s
x
10 m/s
情况1: 不可压缩流体 1) 质量守恒 不可能 2) X方向动量守恒
求解发散
Version 1.3
3/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
CFX 11.0 ANSYS, Inc. Proprietary
Version 1.3
Mass flow
Mass flow
Inventory #002445 4-7
边界条件
合理设置边界条件
• Example 2
来流 (入口)
法向速度25 m/s
流出 (出口)
静压
来流 (入口)
静压
流出(开口)
静压
3/23/2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
湍流强度和自动计算特征尺度 • 这个选项允许你去指定一个湍流强度但是特征尺度仍然需要自动计算. 湍流强度允许的范围是被限制在
0.1%-10.0% 的范围内,相应的代表很低的湍流程度到很高的团里程度. 通常上讲,自动计算出的特征 长度是不适合外流计算所需的
W型火焰锅炉SNCR过程的数值模拟
W型火焰锅炉SNCR过程的数值模拟孔凡卓,周 健,张树坡(华北电力大学能源与动力工程学院,河北省保定市071003)摘 要:W型火焰锅炉,由于燃烧方式和所燃劣质煤种等原因,尾部烟气中NOx的含量大大高于我国环保规定要求。
目前的低NOx燃烧技术都不能使其NOx排放量降低到规定范围。
随着形势的发展对W型火焰锅炉必须考虑进行尾部烟气脱除NOx,而S NCR技术较为可行。
本文针对这一问题利用国际大型计算软件CFX-T ASCF LOW对某300MW型火焰电站锅炉进行了S NCR过程数值模拟。
经模拟合理的选择设置了S NCR喷口,分别对S NCR设置前后的炉内燃烧过程的速度场、温度场和NOx浓度分布等进行了准确的数值计算,得出了合理的结论,对采用S NCR技术给予指导。
关键词:W型火焰锅炉;烟气脱除NOx;S NCR过程;数值模拟中图分类号:TK223.21 文献标识码:B 文章编号:1009-3230(2008)10-0016-03 Numerical Simulation of SNCR Process in“W”Flame BoilerK ONG Fan-zhuo,ZH OU Jian,ZH ANG Shu-po(School of E nergy and Pow er E ngineering,N orth China E lectric Pow erU niversity,B aoding071003,H ebei Province,China)Abstract:The NOx content of flue gas in“W”flame boiler usually greatly exceeds the limits required by our country’s environmental protection regulation,according to its special combustion m ode,low quality coal and etc..Present low NOx combustion technologies could not help to reduce the NOx content to below the required range.Reducing NOx content of flue gas in“W”flame boiler shall be a necessary consider2 ation under present trends,and S NCR can be a feasible method.Numerical simulation on S NCR in a 300MW“W”flame boiler has been performed with the commercial s oftware CFX-T ASCF LOW.Proper po2 sition of the S NCR injectors has been determined through simulation.Velocity field,tem perature field and NOx concentration distribution before and after setting have been obtained by accurate numerical calcula2 tion,and reas onable conclusion has been drawn,which provides a guide for S NCR application.K ey w ords:“W”flame boiler;NOx reduction from flue gas;S NCR process;Numerical simulation1 计算模型的选择1.1 计算模型计算模型为300MW亚临界压力、中间一次再热、自然循环、双拱单炉膛W火焰燃烧煤粉炉,收稿日期:2008-08-22 修订稿日期:2008-08-29作者简介:孔凡卓(1980~),男,硕士研究生,主要从事高效、清洁燃烧及环境污染控制的研究。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
原文地址:XFDTD中外部边界条件的设置作者:浜嗕簡闈炰簡XFDTD中默认的外部边界条件是二阶稳定Liao辐射边界条件。
它可以将辐射或散射的电磁波几乎完全吸收,只有很少的反射。
XFDTD中还有完全匹配层(PML)外部边界条件、完全电导体(PEC)和完全磁导体(PMC)边界条件。
在同一个计算中,不能将Liao和PML边界混合使用。
而且,PML不能和PMC混用,Liao不能和PEC混用。
不恰当的边界条件可能导致不稳定的计算结果。
Liao BoundaryIt is important to understand the differences between the Liao and PML options. Liao is an estimation method. By looking into the FDTD space and back in time, it estimates the electric fields just outside the limits of the FDTD mesh. These estimated values are then used in the FDTD equations inside the space. The Liao estimation assumes that waves are allowed to travel outward from the space but not reflect back in. The Liao method works well provided that there is enough space between the radiating geometry and the outer boundary. Typical limits are at least 15 cells spacing.A homogeneous dielectric may be located against the Liao boundary. For example, in a lossy earth or strip line calculation, the earth or dielectric layer may touch the outer boundary. Liao will usually function well in this situation provided that there are no air gaps within 5 cells of the Liao boundary. Liao assumes homogeneous material within 5 cells, and if this is not the case then the FDTD calculation will usually be unstable with rapidly rising field amplitudes.Since Liao is an estimation method, the size of the FDTD mesh is not increased by using it. Some storage is needed for saving electric values at previous time steps, but this is usually negligible in a typical calculation.PML BoundaryPML is an artificial absorbing material. It absorbs the incident energy as it propagates through the PML layers. Better absorption, that is, smaller reflection, is obtained by adding more layers at the expense of increasing the size of the FDTD mesh.PML 是人工吸波材料。
当波传播到PML 层时,入射能量被吸收。
通过添加更多的PML可以得到更好的吸收,即意味着较小的反射,代价是增加FDTD的网格大小。
For example, consider an FDTD calculation on a mesh using the Liao absorber that is 50 x 60 x 70 cells or a total of 210,000 cells. There is a 15 cell free space border all around the geometry so that the Liao boundaries can provide small reflections. If the Liao is changed to eight PML layers, the geometry mesh will not change. However, outside of this defined mesh region, eight additional FDTD mesh layers are added on each side of the geometry. This means that the actual number of FDTD cells that must be calculated grows to 66 x 76 x 86 or 431,000 cells, more than double. Since PML cells require more arithmetic operations than normal FDTD cells, the time penalty is actually greater.This time penalty for PML is also increased because the PML cells have special equations for both electric and magnetic fields. For an FDTD calculation with no magnetic materials present, the magnetic fields are computed very quickly. However, when PML is added, the magnetic field update equations are more complicated even when no actual magnetic fields are present and this adds to the time penalty.The benefit of using the PML layers is that they provide better absorption than Liao even with only a 5 cell border of free space, and perhaps only 6 PML layers would provide this. In such a situation calculation time would be saved. Making this comparison would require meshing the object again with a smaller free space margin to the outer boundary. This can be done easily in XFDTD using the mesh tab and choosing a smaller padding around the geometry.使用的PML 边界条件的好处是他们即使带有仅 5 单元格边框的自由空间,业比廖边界提供更好的吸收,也许只要6层PML 层就可以做到。
在这种情况将节省计算时间。
要做到这一点,需要重新对对象进行网格划分,在其外部边界上设置更小的自由空间。
这可以在XFDTD 使用Grid网格选项卡,通过选择较小的几何周围填充padding来实现。
Both PML and Liao are offered to provide flexibility. Both methods should provide similar results when properly used although in some cases, particularly when low frequencies (compared to the cell size) are used, PML is superior.PEC boundaryRadiation and scattering calculations require that all six outer boundaries be set as absorbing. In some situations there are advantages to terminating one or more faces of the FDTD geometry space with a perfect electric conductor (PEC). For example, the conducting ground plane of a micro strip could be located on one face of the FDTD space.辐射和散射计算要求外部边界的六个区域均要设置为吸收。
在某些情况下,将FDTD 几何空间的一个或多个面设置为完美的电导体(PEC) 是有利的。
例如,微带天线的导电平面可以置于FDTD 空间的一个面上。
If the outer boundary of the calculation is not free space, a plane wave should not be used to excite the calculation and thefar-zone transformations will not provide correct results for far-zone fields.如果计算域的外部边界不是自由空间,则不能使用平面波来进行计算,而且远场转换也不是远场区域的正确结果。