压力是CFD计算的基本变量(其他基本变量包括:速度,温度,组分,密度),因此了解压力的概念非常重要。
在Fluent中,压力的种类
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表压(gauge pressure):指压力表测压值。根据目前压力表的工作原理,表压是一种相对压力,为真实压力与大气压自建的差值。大气压强=101325Pa,如果表压值=0,意味着此处的真是压力为大气压强。
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静压(static pressure):指寻常意义的压力,可以用压力表测得。静压是一种相对压力,但是在软件中表现为一个相对于操作压力的相对值。在Fluent中,静压为static pressure,在CFX中,静压为pressure。
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动压(dynamic pressure):动压与速度有关,动压值为密度与速度平方的乘积的一半。因此,在不可压流体中,速度越大的位置,则动压越大。
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总压(total pressure):指静压与动压的和。在Fluent中,压力入口中,需要设置总压值,便是同时考虑了压力与速度,因此在压力入口位置仅仅只是输入压力表读数是不对的,应该考虑速度。如果此处的速度为0,则总压值=静压值。
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绝对压力(absolute pressure):真实压力。绝对压力值等于上述压力值与参考压力值的和。之所以需要绝对压力,主要是从数值上考虑。例如,如果计算域内各位置的压力值都很大,而在整个计算过程中压力变化很小,则在计算过程中会发生压力变化值被湮没的现象。此时需要将参考压力设置为一个较大的值,以使各相对压力值与压力变化值在一个数量级内,这样能提高数值计算精度。
- CFD软件计算的压力值都是相对值,如果想得到绝对压力值,可设置参考压力值为0;
- Fluent默认参考压力值为一个标准大气压:101325Pa。
压力之间的关系总结
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静压——即流体不流动,由重力作用产生的压力;
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动压——即流体流动过程中,由于速度产生的压力,表达式为 \frac{1}{2}p|v|^2;
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总压——即静压和动压的和;
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操作压力——即参考压力,默认为一个标准大气压;
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绝对压力——总压与操作压力的和。