Fluent中的操作压力（Operating Pressure）

Fluent中的操作压力（Operating Pressure）

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/weixin_45793544/article/details/142651193

本文详细介绍了流体力学中几种不同类型的压力概念，包括停滞压力、大气压力、表压和操作压力，并详细解释了这些压力在ANSYS Fluent软件中的应用和设置方法。

1 Fluent经典解析：操作压力（Operating Pressure）

这篇短文描述了压力的类型，如停滞或总压力、大气压力、表压和工作压力。然后我们得出这些压力的方程。最后，我们在ANSYS Fluent软件中对这些压力进行了深入的解释。

1.1 Stagnation pressure（停滞压力）

我们知道，总压力等于静态压力和动态压力之和。静态压力是静止时的流体压力，而动态压力是运动模式下的流体压力。这种流体可以是液体或气体。

从上面的方程中可以看出，动压取决于流体的速度和密度，这意味着随着流体的速率和密度的增加，动压也在增加。

据上图，流体在指定点处的速度为零，由于速度为0，因此动压也为零：

所以在指定的点，我们有最大的静压。这个点也被称为停滞点；在这种情况下，我们有最大的静压。流体速度V在驻点处变为零，动能转化为压力上升。

1.2 Atmospheric pressure（大气压力）

地球大气中的压力被称为大气压或大气压。气压计是一种测量大气压力的装置。我们可以在实验室或气象站等使用水银气压计。平均每天在海平面上的汞柱高度为760毫米。让我们计算出760毫米汞柱产生的压力，等于大气压力。汞的密度为13600 kg/m3。

一个大气压是这个压力（atm）的名称。也称为（bar）的单位也用于表示这种高压值。

1个大气压=101325帕或1个大压力=1.01325巴

当以千帕表示时，该值为101.325千帕。这意味着作用在每1m2表面上的力为1.01325KN。

1.3 Gauge pressure（表压）

施加在一个区域上的力称为压力。压力可以通过各种方式测量，表压和绝对压力是最典型的两种。测量的空气压力和局部空气压力之间的差值称为表压或相对压力。如果测得的压力小于大气压力，则表压可能为负值。

您可以看到表压公式如下：

1.4 Operating pressure（操作压力）

您可以经常通过压力表忽略空气压力，从而导致大气压力下的读数为零。因此，表压定义为与大气压力相对应的压力。对于超过大气压的压力，表压为正，而对于低于大气压的压强，表压为负。

流体施加在表面上的每单位面积的力的绝对值称为绝对压力。绝对压力和大气压力之间的差值用表压表示。

ANSYS Fluent软件中的工作压力、表压和绝对压力

为了确定不可压缩流中的压力，我们可以使用伯努利公式，对于可压缩流，我们也可以使用等熵公式。

· Pressure in incompressible flow

在不可压缩流中，伯努利方程中的总压力和静压与入口速度有关。

· Pressure in compressible flow

在可压缩流中，我们使用理想气体的等熵关系来建立压力入口边界处的总压力、滞止压力和速度之间的关系。因此，用户在入口边界处输入的总压力的值与相邻流体元件中的静压如下相关。

其中：

其中：

操作压力出现在方程中，因为入口边界条件的量是以相对于操作压力的压力为单位的。如“设置：求解器”中所述，在可压缩流中，密度是我们的未知数之一，由以下方程计算得出。

对于几种气体混合物，使用摩尔或质量分数确定特定气体常数R。我们可以通过用户输入的总温度来确定入口处的静态温度。

在ANSYS Fluent中，用户确定和计算的所有压力都是表压。

1.5 Fluent中操作压力设置？

要在ANSYS Fluent中设置操作压力，请应用以下路径：

物理>>操作压力或设置>>电池区条件>>操作条件……

根据上图，ANSYS Fluent中的默认操作压力为101325帕。

我们将工作压力的截面显示如下：

总压力与相对于上图中“操作条件”面板中定义的参考压力的相对压力（表压）相同。

1.6 有压力边界条件类型和无压力边界条件的参考压力位置

当存在压力边界条件（如压力入口等）时，我们不需要设置参考压力位置（会被覆盖），但当没有压力边界条件时，需要确定计算点中的参考压力位置。

2 试验说明（Summary）

考虑一个管道内的流动，其中流体流以一定的速度移动。根据壁面上建立的无滑移条件，我们知道壁面上流体流动的速度为零。

使用皮托管来测量这个压力，可以得到这个静压。但如果我们把皮托管放在管子的中心，我们会得到下图所示的总压力：

3 总结

我们可以将本节总结如下：

1. 静止流体具有静压；
2. 移动的流体具有动压。
3. Total pressure = Static pressure + Dynamic pressure.
4. Pabs=Pop+Pgauge
5. 任何流体中的总压力都保持不变，静态和动态压力也会发生变化。（例如：如果流体在喷嘴中流动，则动态压力增大，静态压力减小）。
6. 在不可压缩流中，伯努利方程中的总压力和静压与速度入口有关，而在可压缩流动中，我们使用等熵关系。