Fluent多孔介质模拟固体区域(观点)
简介
Fluent多孔介质仿真的具体步骤可以参考【简单学微课堂】Fluent多孔介质应用
需要注意多孔介质区与流体介质区都属于“流体”材料。二者的交界面一定要设成interior
测试对象
如图为以旋转对称的圆管,内部有一固定圆柱体状的“多孔介质”。空气从左侧流入,右侧流出。
仿真结果
1 不设置多孔介质区
如果全设置为空气区,则流速场如下图
静压场如下
2 设置多孔介质区为0阻尼
计算得到的速度场
计算得到的压力场
可见计算结果与不设置多孔介质区完全一致
3 设置多孔介质区为低阻尼
取阻尼系数Viscous Resistance为 1 0 7 10^7 107
速度场流线
压力场
4 设置多孔介质区为高阻尼
取阻尼系数Viscous Resistance为 1 0 10 10^{10} 1010
流速场如下
流线如下
压力场如下
5 设置多孔介质区为极高阻尼
取阻尼系数Viscous Resistance为 1 0 20 10^{20} 1020(收敛性变差)
流速场如下
流线如下
局部速度矢量
压力场如下
阻尼系数Viscous Resistance为 1 0 20 10^{20} 1020与 1 0 10 10^{10} 1010结果相差不大。多孔介质区已经成为事实上纯固体区
总结
使用多孔介质是可以模拟固体的。多孔介质模型通过修改NS方程的动量方程(源项)将固体视为了一种特殊的流体,流体、多孔介质和固体之间的区别消失了,可以在统一的网格上求解。
多孔介质模型的具体算法可以参考Fluent手册中help/flu_ug/flu_ug_sec_bc_porous_media.html
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