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2.3.4

周期性流動與換熱

如果我們計算的流動或者熱場有周期性重復，

或者幾何邊界條件周期性重復，

就形成了

周期性流動。

FLUENT

可以模擬兩類周期性流動問題。

第一，

無壓降的周期性平板問題

(循

環邊界)

；

第二，

有壓降的周期性邊界導致的完全發展或周期性流向流動問題

(周期性邊界)

。

流向周期性流動模擬的條件：

1

，

流動是不可壓的

2

，

幾何形狀必須是周期性平移

3

，

如果用

coupled?solver

求解，則只能給定壓力階躍；如果是

Segregated?solver

，可以給定

質量流率或者壓力階躍。

4

，

周期性流動中不能考慮進口和出口有質量差，

也不考慮過程中的額外源項或者稀疏相源

項。

5

，

只能計算進口出口沒有質量流率變化的組分問題。但不能考慮化學反應。

6

，

不能計算稀疏相或者多相流動問題。

如果在這過程中計算有換熱問題，則還必須滿足以下條件：

1

，

必須用

segregated?solver

求解

2

，

熱邊界條件必須是給定熱流率或者給定壁面溫度。對于一個具體的問題，熱邊界條件只

能選擇一個，而不能是多熱邊界條件問題。對于給定溫度熱邊界條件，所有壁面的溫度

必須相同(不能有變化)

。對于給定熱流率邊界條件，不同壁可以用不同值或曲線來模

擬。

3

，

對于有固體區域的問題，固體區域不能跨越周期性平板。

4

，

熱力學和輸運特性(熱容，熱導系數，粘性系數，密度等)不能是溫度的函數(所以不

能模擬有化學反應流動問題)

。但輸運特性(有效導熱系數，有效粘性系數)可以隨空

間有周期性變化，因此可以對有周期性湍流輸運特性不同的流動問題有模擬能力。

2.3.5

計算流向周期性流動問題的步驟

：

通常，

可以先計算周期性流動到收斂，這時候不考慮溫度場。

下一步，

凍結速度場而計

算溫度場。步驟如下：

1

，

建立周期性邊界條件網格

2

，

輸入熱力學和分子輸運特性參數

3

，

指定周期性壓力梯度或者確定通過周期性邊界的質量流量

4

，

計算周期性流動場。求解連續，動量(湍流量)方程。

5

，

指定熱邊界條件(等溫或者給定熱流密度)

6

，

給定進口體平均溫度

7

，

求解能量方程(其它方程不求解，只求解能量方程)

，得到周期性溫度場。

2.3.5.1

流向周期性流動理論

周期性速度定義

對于位置矢量

r

?

，周期性速度定義為：

...

)

2

(

)

(

)

(

?

?

?

?

?

L

r

u

L

r

u

r

u

?

?

?

?

?

2

－

17

...

)

2

(

)

(

)

(

?

?

?

?

?

L

r

v

L

r

v

r

v

?

?

?

?

?

2

－

18

總結

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