第二十七章流场计算中变量的定义271网格节点和控制体积值的估算.docx
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第二十七章流场计算中变量的定义271网格节点和控制体积值的估算
第二十七章：
流场计算中变量的定义
●27.1网格节点和控制体积值的估算
●27.2速率选择面板
●27.3可流场变量列表
●27.4流场变量（按阿拉伯字母顺序）列表及其定义
●27.5自定义流场函数
●27.1网格节点和控制体积值的估算
本文为后处理节电网格和控制体积网格估值提供了两种方法，如下：
“面”是指在面板操作中由面、线、点相交而产生的。
在大多数例子中，面是有交叉计算区域和现有的面相交而产生的。
27.1.1控制体积估值
FLUENT将变量储存在控制体积中，为了后处理方便，整个计算区域都一起赋值给控制体积。
一个“面”控制体积的值就是由“面”上的面、线或点分割出的控制体积的值。
因为一个“面”上的面和线是以有的控制体积网格和等值交叉建立的，这是一个唯一的定义。
在控制体积分界线上的控制体积估值是在控制体积里接近分界线的估值。
27.1.2网格节点的估值
网格节点估值由平均控制体积数据来准确的获得。
各种边界条件都会影响在边界范围处流场变量的估值，所以要准确定义在这些边界区域的网格节点值。
另外，在所有的节点处，明确节点值对许多变量（例如：
节点坐标）都有用。
对大多数变量，网格节点值是由共有此节点的所有控制体积的平均数据计算所得。
计算节点值由两个步骤：
1．每个节点的原始值是共有此节点的所有控制体积的平均值。
2．在分界线处，这些节点值是边界值（如果有效）。
（表27.3.1-27.3.14的bnv可说明在边界线处节点值对变量是否有效。
）
例如，在图27.1.1，节点n1的值由共有此节点的控制体积c1-c6的平均值计算得出，节点n2的值是边界值（不是控制体积c1、c6、c7的平均值），假设在此问题中边界值对变量有效。
图27.1.1：
计算节点值
Figure27.1.1:
ComputingNodeValues
！
！
注意边界节点值对自定义流场函数无效。
在“面”上的节点值要用线性内插法以内插值网格节点数据替换。
因为按“面”上的节点分区区域协调，所以值是等同的。
对于等值面和等值线，其值由在等值分割的面上的网格节点替换。
对于等值点，其值由控制体积包含的点的网格节点替换。
27.2速率选择面板
以下是选择速率有效方法：
。
笛卡尔速率：
这些速率是基于几何学中的笛卡尔坐标系。
选择笛卡尔速率，要分出x速率，y速率，z速率。
这是最普通的速率选择类型。
。
柱状速率：
这些速率是基于下面各坐标系轴向的，径向的，切向的组合：
。
对于以x轴为旋转轴的轴对称问题，x方向为轴向，y方向为径向。
（如果模拟轴对称旋转，那旋转方向为切向。
）
。
对于包括一单个控制体积区域的2D问题，z方向为轴向，它的原点指定在Fluidpanel。
。
对于包括一单个控制体积区域的3D问题，坐标系规定为指定在Fluidpanel的旋转轴和原点。
。
包含多重区域的问题（例如：
多重结构或滑动的网孔），坐标系规定为在fluid（orsolid）panelforthe“referencezone”的旋转轴。
参考区域是从参考值panel选取的，像如26.8节关于2D问题描述的那样，可指定唯一的轴端点，z方向通常是轴向。
对于上述定义的所有柱状坐标系，正的径向速率是从旋转轴沿径向指向外，正的轴向速率是沿旋转轴向量方向，正的切向速率是基于旋转轴正向的右手法则规定。
为选择柱状速度，就要选定轴向速度，径向速度，等等。
图27.2.1说明了在不同的区域各柱状速度：
在3D问题中划分为轴向速度，径向速度和切向速度。
在2D问题中则是径向速度和切向速度。
在轴对称问题中划分为轴向速度和径向速度，当建模为旋转对称轴时也可选择旋转速度（等同于切向速度）。
图27.2.1：
在3D,2D和轴对称问题中柱状速度的组成
Figure27.2.1:
CylindricalVelocityComponentsin3D,2D,andAxisymmetricDomains
。
相对速度：
这些速度以坐标系和移动的参考系为基础。
当你用旋转坐标系统或混合平面或多重坐标系统或滑动网孔建模你的流体，他们是很有用的。
（参看第9章关于在移动区域的流体建模。
）为选择相对速度，需要选定相对X速度,相对Y速度，相对径向速度，等等。
（注意可以为笛卡尔和柱状速度各组分划分相对速度。
）
如果用单一旋转坐标系，那相对速度值要考虑移动的参考系。
如果用多重坐标系，或混合平面，或滑动网孔，需要在Referencevaluespanel（参看26.8节）中选择适当的控制体积作为参照区域从而指定出所求速度的相对体系。
每个控制体积的旋转轴定义在与之关联的流体面板或固体面板。
（参看6.17.1节或6.18.1节。
）
注意如果问题中没有移动区域，那么相对速度和绝对速度是等同的。
注意相对速度也可用来计算滞流值（总压和总温），上述第二项中的柱状坐标系也可用来定义轴向坐标和径向坐标。
27.3可流场变量列表
下面是对标记变量的规定，用于表27.3.1-27.3.14：
2d2D情况下的流体
2da2D轴对称情况下的流体（有无旋转）
2dasw2D轴对称旋转流体
3d3D流体
bnv边界处的网格节点值
cplavailableonlyinthecoupledsolvers
cv控制体积值（节点值面板关闭）
dilnotavailablewithfullmulticomponentdiffusion
do当离散纵向辐射模型启用
dpm联结的分散相的计算
dtrm当离散转移辐射模型启用
e能量计算
edc用于湍流化学交互作用的EDC模型
emm当欧拉多相模型启用
ewt增强的间隔层处理
gran粒状阶段
h2o含水的混合剂
id理想气体定律用于密度
ke当一个k-e湍流模型启用
kw当一个k-w湍流模型启用
les当LES湍流模型启用
mix当多相混合模型启用
melt当熔融凝固模型启用
mp多相模型
noxNOX计算
npnotavailableinparallelsolvers
nv采用显节点值函数
p在平行解算器中
pl当P-1辐射模型启用
pdf不预混和燃烧计算
pmx预混和燃烧计算
ppmx部分预混和燃烧计算
r当罗斯兰辐射模型启用
rad辐射热转移计算
rc有限率反映
rsm当雷诺应力湍流模型启用
s2s地对地辐射模型启用
saSpalart-Allmaras湍流模型启用
seg在隔离解算器中
sp种类计算
sr表面反应
soot烟灰计算
stat不稳定统计的数据取样
stcm刚性化学计算
t湍流
turbo一个涡轮机的局部解剖
udm当一个用户定义存储启用
uds当一个用户定义标量启用
v粘性流体
Table27.3.1:
PressureandDensityCategories
Category
Variable
Pressure...
StaticPressure（bnv,nv）
PressureCoefficient
DynamicPressure
AbsolutePressure（bnv,nv）
TotalPressure（bnv,nv）
RelativeTotalPressure
Density...
Density
Densityofphase-n（mp）
DensityAll
表27.3.1：
压强和密度列表
类别变量
压强静态压强（bnv,nv）
压强系数
动态压强
绝对压强（bnv,nv）
总压强（bnv,nv）
相对总压强
密度密度
n相密度（mp）
全部密度
Table27.3.2:
VelocityCategory表27.3.2：
速度列表
Category种类
Variable变量
Velocity...速度
VelocityMagnitude（bnv,nv）速度大小
XVelocity（bnv,nv）X速度
YVelocity（bnv,nv）Y速度
ZVelocity（3d,bnv,nv）Z速度
SwirlVelocity（2dasw,bnv,nv）旋转速度
AxialVelocity（2daor3d）轴向速度
RadialVelocity径向速度
StreamFunction（2d,nv）流量函数
TangentialVelocity切向速度
MachNumber（id）马赫数
RelativeVelocityMagnitude（bnv,nv）相对速度大小
RelativeXVelocity（bnv,nv）相对X速度
RelativeYVelocity（bnv,nv）相对Y速度
RelativeZVelocity（3d,bnv,nv）相对Z速度
RelativeAxialVelocity（2da）相对轴向速度
RelativeRadialVelocity（2da）相对径向速度
RelativeSwirlVelocity（2dasw,bnv,nv）相对旋转速度
RelativeTangentialVelocity（2dor3d）相对切向速度
RelativeMachNumber（id）相对马赫数
GridX-Velocity（nv）网格X速度
GridY-Velocity（nv）网格Y速度
GridZ-Velocity（3d,nv）网格Z速度
VelocityAngle速度角度
RelativeVelocityAngle相对速度角度
VorticityMagnitude（v）涡流强度大小
Helicity（v,3d）螺旋性
X-Vorticity（v,3d）X涡度
Y-Vorticity（v,3d）Y涡度
Z-Vorticity（v,3d）Z涡度
CellReynoldsNumber（v）控制体积雷诺数
PreconditioningReferenceVelocity（cpl）预处理参考速度
Table27.3.3:
VelocityCategory（Multiphase-SpecificVariables）
表27.3.3：
速度列表（特殊多相变量）
Category类别
Variable变量
Velocity...速度
phase-nVelocityMagnitude（mp）n相速度大小
phase-nXVelocity（mp）n相X速度
phase-nYVelocity（mp）n相Y速度
phase-nZVelocity（3d,mp）n相Z速度
phase-nAxialVelocity（2daor3d;mp）n相轴向速度
phase-nRadialVelocity（mp）n相径向速度
phase-nSwirlVelocity（2dasw,mp,bnv,nv）n相旋转速度
phase-nStreamFunction（2d,mp,nv）n相流量函数
Table27.3.4:
Temperature,Radiation,andSolidification/MeltingCategories
表27.3.4：
温度，辐射，凝固/熔融的列表
Category类别
Variable变量
Temperature...温度
StaticTemperature（e,nv）静态温度
TotalTemperature（e,bnv,nv）总温度
Enthalpy（e,nv）焓
Enthalpyofphase-n（e,nv,mp）n相的焓
TotalEnthalpyofphase-n（e,nv,mp）n相的总焓
TotalEnthalpyDeviationofphase-n（e,nv,mp）n相总焓偏差
TotalEnergyofphase-n（e,nv,mp）n相总能量
RelativeTotalTemperature（e）相对总温度
Rothalpy（e,nv）
FineScaleTemperature（edc,nv）精密标度温度
WallTemperature（OuterSurface）（e,v,cv）间隔层温度（外表面）
WallTemperature（InnerSurface）（e,v,cv）间隔层温度（内表面）
TotalEnthalpy（e）总焓
TotalEnthalpyDeviation（e）总焓偏差
Entropy（e）熵
TotalEnergy（e）总能量
InternalEnergy（e）内能
Radiation...辐射
AbsorptionCoefficient（r,p1,do,ordtrm）吸收系数
ScatteringCoefficient（r,p1,ordo）散射系数
RefractiveIndex（do）折射率
RadiationTemperature（p1ordo）辐射温度
IncidentRadiation（p1ordo）入射辐射
IncidentRadiation（Bandn）（do（non-gray））入射辐射（n段）
SurfaceClusterID（s2s）表面clusterID
Solidification/凝固
LiquidFraction（melt）流体部分
Melting...熔融
ContactResistivity（melt）触点阻力
XPullVelocity（melt（ifcalculated））X牵引速度
YPullVelocity（melt（ifcalculated））Y牵引速度
ZPullVelocity（melt（ifcalculated）,3d）Z牵引速度
AxialPullVelocity（melt（ifcalculated）,2da）轴向牵引速度
RadialPullVelocity（melt（ifcalculated）,2da）径向牵引速度
SwirlPullVelocity（melt（ifcalculated）,2dasw）旋转牵引速度
Table27.3.5:
TurbulenceCategory表27.3.5：
湍流列表
Category类别
Variable变量
Turbulence...湍流
TurbulentKineticEnergy（k）（ke,kw,orrsm;bnv,nv）湍流动能
phase-nTurbulentKineticEnergy（ke,emm）n相湍流动能
UUReynoldsStress（rsm）UU雷诺应力
VVReynoldsStress（rsm）VV雷诺应力
WWReynoldsStress（rsm）WW雷诺应力
UVReynoldsStress（rsm）UV雷诺应力
UWReynoldsStress（rsm,3d）UW雷诺应力
VWReynoldsStress（rsm,3d）VW雷诺应力
TurbulenceIntensity（ke,kw,orrsm）湍流强度
TurbulentDissipationRate（Epsilon）（keorrsm;bnv,nv）湍流逸散率
phase-nTurbulentDissipationRate（ke,emm）n相湍流逸散率
SpecificDissipationRate（Omega）（kw）特殊逸散率
Productionofk（ke,kw,orrsm）k制造
phase-nProductionofk（ke,emm）n相k制造
ModifiedTurbulentViscosity（sa）修正湍流粘度
TurbulentViscosity（t）湍流粘度
phase-nTurbulentViscosity（t,emm）n相湍流粘度
EffectiveViscosity（t）有效粘度
TurbulentViscosityRatio（ke,kw,rsm,orsa）湍流粘度比
SubgridTurbulentKineticEnergy（les）次网格湍流动能
SubgridTurbulentViscosity（les）次网格湍流粘度
SubgridEffectiveViscosity（les）次网格有效粘度
SubgridTurbulentViscosityRatio（les）次网格湍流粘度比
EffectiveThermalConductivity（t,e）有效导热性
EffectivePrandtlNumber（t,e）有效普朗特数
WallYstar（ke,kw,orrsm;cv）间隔层Y星型
WallYplus（t,cv）间隔层Y正型
phase-nWallYplus（t,cv,emm）n相间隔层Y正型
TurbulentReynoldsNumber（Re_y）（keorrsm;ewt）湍流雷诺数
Table27.3.6:
Species,Reactions,Pdf,andPremixedCombustionCategories
表27.3.6：
物种，反应，pdf,预混和燃烧的列表
Category类别
Variable变量
Species...物种
Massfractionofspecies-n（sp,pdf,orppmx;nv）n种质量分率
Molefractionofspecies-n（sp,pdf,orppmx）n种摩尔分数
Concentrationofspecies-n（sp,pdf,orppmx）n种浓度
LamDiffCoefofspecies-n（sp,dil）n种LamDiff系数
EffDiffCoefofspecies-n（t,sp,dil）n种EffDiff系数
ThermalDiffCoefofspecies-n（sp）n种热量Diff系数
Enthalpyofspecies-n（sp）n种焓
species-nSourceTerm（rc,cpl）n种SourceTerm
SurfaceDepositionRateofspecies-n（sr）n种表面沉积率
RelativeHumidity（sp,pdf,orppmx;h2o）相对湿度
TimeStepScale（sp,stcm）
FineScaleMassfractionofspecies-n（edc）n种精密标度质量分率
FineScaleTransferRate（edc）精密标度传输率
1-FineScaleVolumeFraction（edc）精密标度体积分率
Reactions...反应
RateofReaction-n（rc）n反应速度
ArrheniusRateofReaction-n（rc）n反应阿伦纽斯速度
TurbulentRateofReaction-n（rc,t）n反应湍流速度
Pdf...
MeanMixtureFraction（pdforppmx;nv）平均混合分数
SecondaryMeanMixtureFraction（pdforppmx;nv）二级平均混合分数
MixtureFractionVariance（pdforppmx;nv）平均混合分数变量
SecondaryMixtureFractionVariance（pdforppmx;nv）二级平均混合分数变量
FvarProd（pdforppmx）fvar测试棒
Fvar2Prod（pdforppmx）fvar2测试棒
ScalarDissipation（pdforppmx）标量逸散
Premixed预混和
ProgressVariable（pmxorppmx;nv）进展变量
Combustion...燃烧
DamkohlerNumber（pmxorppmx）
StretchFactor（pmxorppmx）伸长因数
TurbulentFlameSpeed（pmxorppmx）湍流焰速度
StaticTemperature（pmxorppmx）静态温度
ProductFormationRate（pmxorppmx）生成物形成率
LaminarFlameSpeed（pmxorppmx）层流焰速度
CriticalStrainRate（pmxorppmx）临界应变率
AdiabaticFlameTemperature（pmxorppmx）绝热火焰温度
UnburntFuelMassFraction（pmxorppmx）未燃烧燃料质量分率
Table27.3.7:
NOx,Soot,andUnsteadyStatisticsCategories
表27.3.7：
Nox，烟灰和不稳定统计列表
Category类别
Variable变量
NOx...
MassfractionofNO（nox）NO质量分率
Ma
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