Fluent 理论基础-流场参数

Fluent 理论基础-流场参数

在流场分析中，我们通常要设置或读取一些参数，那流场中的参数都有哪些呢？他们之间又是什么样的关系呢？本篇章就以空气为例，简要介绍空气属性，并分析在流场分析中相关参数的求解计算问题。

本篇章涉及的流场参数有：

• 温度T
• 密度ρ
• 动力粘度µ
• 运动粘度ν
• 质量流率
• 体积流率
• 速度v
• 水力直径D
• 雷诺数Re
• 湍流强度I

空气参数解析

流体包括液体和气体，常见的有水和空气等；

接下里就针对空气的参数进行简单介绍

• 温度T：单位℃
• 密度ρ：单位kg/m^3
• 粘度是指液体的内摩擦，表示的是分子之间阻力的大小；

动力粘度µ

• 上图中的粘度指的便是动力粘度(dynamic viscosity)，也被称为动态粘度、绝对粘度或简单粘度，定义为应力与应变速率之比；
• 其数值上等于面积为1㎡相距1m的两平板，以1m/s的速度作相对运动时，因之间存在的流体互相作用所产生的内摩擦力；
• 单位为N·s/㎡(牛顿秒每米方)，即Pa·s(帕秒)；
• 用小写字母µ表示；

运动黏度ν

• 即流体的动力粘度与同温度下该流体密度ρ之比；
• 注意密度ρ的单位为kg/m^3；
• 运动黏度的单位为(m^2)/s；
• 用小写字母ν表示；
• 注意运动粘度中只有运动学单位；

质量流率

体积流率

流速

质量流率、体积流率、流速均是表示流体流动快慢的物理量，可以相互转换，但是在转换时要注意单位统一

在换算时需要用到截面面积，常用的截面面积的计算如下

[注意]

截面面积和周长也被用来求取水力直径D；

水力直径

雷诺数

湍流强度

在流场分析中设置边界条件时，进出口边界常需要设置水力直径和湍流强度，那它们又是如何求取的呢？

水力直径D

• 水力直径(hydraulic diameter)是指过流断面面积与周长之比的四倍；
• D=4S/L;
  其中
  S--截面面积；
  L--周长；
• 圆环的水力直径D可直接用上图中的公式计算

雷诺数Re

• 雷诺数(Reynolds number)一种可用来表征流体流动情况的无量纲数;
• Re=ρvD/μ
  其中
  v--流速；
  ρ--密度；
  μ--黏性系数，即动力粘度；
  D--特征长度，即水力直径；

湍流强度I

• 湍流强度是描述风速随时间和空间变化的程度，反映脉动风速的相对强度，是描述大气湍流运动特性的最重要的特征量；
• 湍流强度I可使用雷诺数Re近似计算;
• I=0.16*Re^(-0.125);

讨论

• 本篇以空气为例，简易介绍了流场分析中的常用参数以及它们之间的转换关系；
• 参数的求解常采用Excel表格进行计算，小伙伴们可根据以上内容自行整理；
• 篇章中介绍的参数以及求解公式等已经整理到Excel中，文件已放置到篇尾分享链接中，有需要的小伙伴可以下载使用；