關于Fluent中的壓力（一）——各種壓力的概念及其關系

2017-01-14 by:CAE仿真在線來源:互聯網

首先說明一下,CFD中說的壓力通常指的是中學里學的壓強,其單位是Pa,或者kg/(m·s2)。

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先來看大氣壓、表壓和絕對壓力這三種壓力,這三種壓力為流體力學中的概念。

大氣壓 ( atmospheric pressure )指的大氣對浸在它里面的物體產生的壓強。一標準大氣壓(1atm)=760毫米汞柱(mmHg)=101325Pa。

表壓(gauge pressure)指的是壓力表測壓值。根據目前壓力表的工作原理很容易知道表壓是一種特的相對壓力,為真實壓力(絕對壓力)與大氣壓間的差值。大氣壓為101325Pa,若表壓值為零,則意味著此處真實壓力為101325Pa。

絕對壓力(absolute pressure)是真實壓力。絕對壓力值以絕對真空作為起點。絕對真空時,此時的真實壓力就為0。

Absolute Pressure(絕對壓力)=

Atmospheric Pressure(大氣壓)+Gauge Pressure(表壓)

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再來看絕對壓力、相對壓力和操作壓力這三種壓力。其中操作壓力和相對壓力是CFD計算中引入的概念。

操作壓力、工作壓力(operating pressure)指的是參考壓力。

Absolute Pressure(絕對壓力)=

Operating Pressure(操作壓力)+Relative Pressure(相對壓力)

之所以要引入這樣的概念,是因為若計算域內各位置的壓力值都很大,而在整個計算過程中壓力變化很小的話,則在計算過程中容易出現壓力變化值被湮沒的情況。此時需要將參考壓力設置為一個較大的值,以使各相對壓力值與壓力變化值在一個數量級內,這樣能夠提高數值精度。記住:CFD軟件計算的壓力值都是相對值。若想得到絕對壓力值,可設置參考壓力值為0。FLUENT默認參考壓力值為一個大氣壓101325Pa。

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最后來看靜壓、動壓和總壓這三種壓力

靜壓(static pressure)就是真實壓力與操作壓力的差值。靜壓是一種以操作壓力為參考值的相對壓力。在Fluent中靜壓的英文名稱為static pressure,在CFX中,pressure就是指的靜壓。

動壓(dynamic pressure)是與速度有關的,其概念源于伯努利方程。其值為密度與速度平方的乘積的一半(0.5ρv2)。因此很容易得知:在不可壓流動中,速度越大的位置,則動壓越大。

總壓(total pressure)是靜壓與動壓的和。

Total Pressure(總壓)=Static Pressure(靜壓)+Dynamic Pressure(動壓)

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在Fluent中,靜壓和表壓相同,只是表述方式不同。

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