Fluent中五花八门的压力

Fluent中五花八门的压力压力是CFD计算的基本变量（其它的基本变量包括：速度、温度、组分、密度），因此深刻的了解压力这个变量非常重要。在FLUENT中，压力有很多种：表压（gaugepressure）、静压（staticpressure）、动压（dynamicpressure）、总压（totalpressure）、绝对压力（absolutepressure）。我们逐一来看。表压指的是压力表测压值。根据目前压力表的工作原理很容易知道表压是一种相对压力，为真实压力与大气压间的差值。大气压101325Pa，若表压值为零，则意味着此处真实压力为101325Pa。静压就是我们寻常意义上的压力，可以用压力表测量获得。其值是一个绝对压力值，但是在软件中表现为一个相对于操作压力的相对值。在fluent中静压的英文名称为staticpressure，在cfx中，pressure就是指的静压。动压是与速度有关的。其值为密度与速度平方的乘积的一半。因此很容易得知：在不可压流动中，速度越大的位置，则动压越大。总压是静压与动压的和。在FLUENT的压力入口中常要求用户输入总压值，其实这里是同时考虑了压力与速度的。因此在压力入口位置仅仅只是输入压力表读数是不对的，因当考虑速度的。当然若此处速度为0的话，总压值与静压值相等。绝对压力是真实压力。其值等于上述压力值与参考压力值的和。之所以出现绝对压力，主要是从数值上考虑。比如说，若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的话，则在计算过程中容易出现压力变化值被湮没的情况。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，这样能够提高数值精度。记住：CFD软件计算的压力值都是相对值。若想得到绝对压力值，可设置参考压力值为0。FLUENT默认参考压力值为一个大气压101325Pa。FLUENT中关于压力的两个重要概念是：伯努利方程与等熵条件。一个用于不可压缩一个用于可压缩中。不可压缩流动中，计算域内总压是守恒的。通常入口设置总压值和静压值。该处的静压值用于初始化。压力出口需要设置静压值。不可压流动中入口可以设置速度值，此时出口可以设置自由出流。压力边界与自由出流边界容易导致收敛问题，有时还会导致非物理解。可压缩流动中，入口可以设置压力也可以设置流量。若为压力入口，则需要设置静压值，此时若出口为静压出口时，则压力出口失效，出口的压力是通过内部迭代计算得到。可压缩流动中，若入口为流量边界，则计算域内总压不守恒，流量守恒。求解器通过调整总压值以满足流量要求。此时收敛会很难。因此，若流量与压力均已知的情况下，优先使用压力入口。