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雷同的主张适用于回流进口
发布日期：2024-06-21 14:38 点击次数：91
本文刻画OpenFOAM中的驱动条款与边界条款。
当使用CFD求解器来求解截止方程的访佛解时，推行上求解的是一个初边值问题，这类问题在求解贪图时需要输入合乎的边界条款和驱动条款。很赫然边界条款和驱动条款必须在物理上是实在的。边界条款是数值治安的必需部分，其将区域边界的信息告诉求解器。驱动条款亦然数值治安的必要构成部分，其界说了物理问题的驱动情景。
1 边界条款边界条款（boundary condition，BC）不错分为三种主要类型：
Dirichlet边界：径直指定边界上待求物理变量的值Neumann边界：指定边界上物理量的法向梯度Robin边界：为上头两种边界的搀杂，既指定物理量的值，也指定梯度值在推行哄骗经由中，上头三种边界类型不错任选其中一个。
在OpenFOAM中界说边界条款波及到的操作包括：
查找边界条款在域中的位置笃定边界条款类型提供所需的物理信息边界条款的聘任取决于：
几何谈判波及到的物理问题边界条款地方位置八成提供的物理信息数值贪图的考量如下图所示的贪图区域中所包含的驱动条款（IC）与边界条款（BC）。
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2 驱动条款驱动化条款（initial condition，IC）不错分为两类：
均匀（Uniform）的驱动条款非均匀（Non-uniform）的驱动条款不错从以下道路取得非一致的驱动条款：
其他仿真贪图得到的后果看成驱动条款数学函数贪图后果势流求解器贪图的后果降阶模子贪图的后果实验数据界说驱动条款包括：
找到域中驱动条款的位置笃定驱动条款类型提供所需的物理信息驱动条款的聘任取决于：
几何谈判波及到的物理问题可用的的物理信息数值贪图的考量对于驱动条款，需要提供问题的驱动信息或驱动情景。此信息不错是均匀值，也不错是曲均匀值。不错将驱动条款哄骗到扫数这个词贪图区域或贪图区域中的某一平安区域。如下图所示。
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3 收支口边界对于收支口边界条款：
进口边界用于贪图区域中预期会有流体流入的区域；然则当边界条款指定为速率散布时，进口不错允许流体流出压力边界条款不允许进口有流体流出速率进口主要用于不成压缩流动；压力与流量进口稳妥于可压缩与不成压缩流动沟通的主张也稳妥于出口图片
对于零梯度边界与回流边界条款：
零梯度（zero gradient）边界条款从贪图区域中通过外推得到物理量的值零梯度边界不需要任何信息。零梯度边界条款可用于进口，出口和壁面。回流（backflow）边界条款提供了一个通用的的流出/流入条款，对于存在回流的问题不错指定流入/流出条款。对于回流出口（backflow outlet），当通量为正（流出贪图域）时哄骗Neumann边界条款（零梯度）；当通量为负（流体流入贪图域）将哄骗Dirichlet边界条款（固定值）。雷同的主张适用于回流进口。图片
边界条款的一些组合格外自如，而有些组合的可靠性较低，如进口处诱骗为速率和出口处诱骗为零压力梯度，这种组合由于静压不固定，此模拟最终将崩溃。
对于对称边界条款：
对称边界条款仅适用于平面。只消当几何局势和流场齐对称时才不错使用对称边界。从数学上讲，诱骗对称边界条款等于该平面上的法向速率为零以及平面上扫数变量的法向梯度为零。从物理上讲，它们等效于滑移壁面。对于边界条款与驱动条款：
边界条款和驱动条款在物理上必须是实在的边界条款界说不妥可能会对贪图后果产生要紧影响驱动条款与边界条款同等伏击邃密的驱动条款不错擢升算法的自如性和不断速率，另一方面，非物理驱动条款可能会降速不断速率或导致发散需要为要求解的每个变量界说边界条款和驱动条款诱骗正确的边界条款极其伏击，但需要了解其中的物理旨趣需要对表面配景有所了解，材干诱骗正确的边界条款不要强制指定出口处的流量，对除压力除外的其他扫数流动变量使用零法向梯度边界。求解器从贪图域里面外推取得所需的信息在意出口处的反向流动(流入贪图域的流动)和进口处的反向流动(反射波)，它们需要稀奇处理淌若可能，聘任流入和流出边界条款，使流动垂直于边界流入或流出在出口，仅对不成压缩的流动使用零梯度边界条款， 首页-九士安仓储有限公司况兼当笃定流动已充分发展时与大气衔接通的出口边界不错使用静压边界条款从大气环境中流入贪图区域的进口边界不错使用总压边界条款（举例掀开的窗户）质料流量进口在进口边界处产生均匀的速率散布指定压力的边界条款允许变成当然速率弧线边界条款和驱动条款的所需值取决于要求解的方程以及所使用的物理模子， 肇东市成艾纸业有限公司举例：对于不成压缩和层流，首页-科仕欧空调有限公司只需诱骗速率和压力即可。淌若要管理湍流可压缩流，则需要诱骗速率，压力，温度和湍流变量。对于多相流，将需要为每个相诱骗基本变量。·淌若进行湍流拔除或化学响应，则需要界说组分，化学响应以及湍流变量最小化边界隔壁的网格偏畸度，非正交性，增长率和长宽比尽量幸免在垂直于边界且在进口和出口隔壁的方朝上出现较大的梯度。也等于说，使边界辨别贪图区域内扰动的位置4 OpenFOAM中的边界条款OpenFOAM中将边界类型分手为基本类型和数值类型量中。
对于基本类型边界：
基本类型的边界条款基于几何信息或处理器间通讯halo边界基本类型边界条款是在旅途constant/polyMesh中的boundary文献中界说的在生成或调养网格时会自动创建boundary文献将网格调养为OpenFOAM面貌时，可能需要手动修改boundary文献，因为调养门径有可能无法识别原始网格的边界类型淌若零落基本类型边界条款或拼写谬妄，OpenFOAM会敷陈谬妄的位置和原因对于数值类型边界：
数值类型边界条款将物理量值分派给指定名义边界在旅途0中的场变量字典中界说了数值类型边界条款当说念论数值类型边界条款时，营养物质频繁指的是Dirichlet，Neumann或Robin边界条款需要手动创建场变量字典（举例0/U，0/p，0/T，0/k，0/omega）淌若零落数值类型边界条款或拼写谬妄，OpenFOAM会敷陈谬妄的位置和原因下表所示的基本类型与数值类型是沟通的：
基础类型数值类型constant/polyMesh/boundary文献0/U - 0/p - 0/T - 0/k - 0/omega等文献cycliccyclicAMIemptyprocessorsymmetrysymmetryPlanewedgecycliccyclicAMIemptyprocessorsymmetrysymmetryPlanewedge这些边界在OpenFOAM中成为料理边界（constraint patch）。要思找到这些边界的完满列表及源代码位置，不错干预旅途$WM_PROJECT_DIR中，输入号令：
find . d -iname *constraint*
基本类型patch不错是OpenFOAM中可用的任何边界条款，从数学上将，不错是Dirichlet， Neumann或Robin边界条款。如下表所示：
基础类型数值类型constant/polyMesh/boundary文献0/U - 0/p - 0/T - 0/k - 0/omega等文献patchadvectivecalculatedcodedFixedValueepsilonWallFunctionfixedValueinletOutletmovingWallVelocityrotatingWallVelocityslipsupersonicFreeStreamtotalPressurezeroGradient… 等等基础边界wall界说为：
边界类型数值类型数值类型constant/polyMesh/boundary0/U0/pwalltype fixedValue;value uniform (0 0 0);zeroGradient此边界条款不包含在基本类型边界条款patch中，不错在此边界条款上使用挑升的模子选项。
backflow出口边界，不错使用以下边界条款组合：
边界类型数值类型数值类型constant/polyMesh/boundary0/U0/ppatchtype inletOutlet;inletValue uniform (0 0 0);value uniform (0 0 0);type fixedValue;value uniform 0;inletValue要害字用于回流处理。·这种情况下，淌若流体复返贪图区域，将使用通过要害字inletValue诱骗的值。不然它将使用zeroGradient边界条款。
外部空气能源学贪图中典型的边界条款如下表所示：
边界刻画压力速率湍流场进口面zeroGradientfixedValuefixedValue出口面fixedValueinletOutletinletOutlet壁面zeroGradientfixedValue壁面函数对称面symmetrysymmetrysymmetry周期面cycliccycliccyclic空面emptyemptyempty滑移壁面slipslipslip壁面是不错为kqWallFunction， omegaWallFunction， nutkWallFunction等，如下表所示：
物理场壁面函数（高雷诺数）求解边界层（低雷诺数）nutnut-壁面函数fixedValue 0或一个较小值k，q，RkqRWallFunctionfixedValue 0或一个较小值epsilonepsilonWallFunctionzeroGradient或fixedValue 0或一个较小值omegaomegaWllFunctionomegaWallFunctionfixedValue 指定一个较大值zeta-fixedValue 0或一个较小值nuTilda-fixedValue 0或一个较小值nut壁面函数不错是：nutkAtmRoughWallFunction， nutkRoughWallFunction， nutkWallFunction， nutLowReWallFunction， nutURoughWallFunction， nutUSpaldingWallFunction， nutUTabulatedWallFunction， nutUWallFunction， nutWallFunction。
临了，记着基本类型边界条款的称号和数值类型边界条款的称号必须沟通，不然OpenFOAM会给出谬妄请示，格外是淌若要从其他面貌调养网格时。另外皮将称号分派给边界时，不要使用空格。
OpenFOAM®好意思满了好多边界条款。不错在以下目次中找到主要数值边界条款的源代码：$WM_PROJECT_DIR/src/finiteVolume/ fields/
湍流模子（壁函数）的壁边界条款位于以下目次中：$ WM_PROJECT_DIR/src/MomentumTransportModels/momentumTransportModels/derivedF vPatchFields/wallFunctions
要查找在OpenFOAM中好意思满的扫数边界条款，请转到目次$WM_PROJECT_DIR并在结尾中键入：
$> find . -type d -iname *fvPatch*$> find . -type d -iname *derivedFv*$> find . -type d -iname *pointPatch*
取得联系OpenFOAM®中扫数可用边界条款的更多信息，不错阅读Doxygen文档，也不错通过以下聚合在线探望文档：http://cpp.openfoam.org/v8/
5 boundary字典文献举例底下的模子边界：
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与之对应的constant/polyMesh/boundary文献内容如下所示：
// 这里的3指的是界说的边界数目3( // 指定了一个名为movingWall的边界 movingWall { // 边界类型为patch，基础边界 type patch; // 构成边界的网格面数目，频繁不改 nFaces 20; // 构成边界的肇始面编号，频繁不改 startFace 760; } // 边界的称号不错纵情取，不要有空格 fixedWalls { // 界说了一个wall边界，基础边界 type wall; nFaces 60; startFace 780; } frontAndBack { // 界说了一个empty边界 // 暗示贪图的是2D文献 type empty; nFaces 800; startFace 840; })6 0/U文献举例底下的边界条款：
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其对应的0/U文献如下所示：
dimensions [0 1 -1 0 0 0 0];internalField uniform (0 0 0);boundaryField{ // 这里的边界称号必须与boundary中的一致 movingWall { // 指定边界类型为固定值 type fixedValue; // 指定进口速率向量 value uniform (1 0 0); } fixedWalls { type fixedValue; value uniform (0 0 0); } frontAndBack { // empty类型保握与boundary一致 type empty; }}7 0/p文献如底下的边界条款组合：
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对应的0/p文献：营养物质
dimensions [0 2 -2 0 0 0 0];internalField uniform 0;boundaryField{ // 必须与boundary文献中边界称号一致 movingWall { // 指定为零梯度边界 type zeroGradient; } fixedWalls { type zeroGradient; } frontAndBack { type empty; }}
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