Chapter Seven文档格式.docx

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3）DefiningPropertiesUsingTemperature-DependentFunctions

材料的特性可以用温度的函数来定义，对于大多数特性，你可以用温度多项式，分段线性函数，分段多项式来定义。

注意：

如果你定义成温度的多项式或者分段多项式函数，那么要注意函数中的温度单位总是K，如果你使用摄氏温度或者开尔文温度，那么输入的多项式系数应该以k为基准！

多项式：

是系数

分段线性函数

Where

andNisthenumberofsegments

每两个点之间都是直线相连

首先定义点数，再定义每个点的数据值。

分段多项式

4）自定义材料库

材料库文件在path/Fluent.Inc/fluent6.

/cortex/lib/propdb.scm下，可以文本编辑器打开，在数据库里添加你想要的资料。

比较方便的一种方法是你拷贝一种与你想要添加的相似的材料，然后对它进行名称和属性的修改。

一种材料属性的定义格式如下：

（air名称

fluid材料类型

（Chemical-formula.#f）方程式

（Density（constant.1.225）

（premixed-combustion1.225300））二项：

密度

（Specific-heat（constant.1006.43））三项：

（Thermal-conductivity（constant.0.0242））四项：

热传导率

（Viscosity（constant.1.7894e-05）五项：

粘度

（Sutherland1.7894e-05273.11110.56）

（Power-law1.7894e-05273.110.666））

（Molecular-weight（constant.28.966））六项：

分子量

）

数据库的格式规定：

对于每个属性，默认值应该排在第一的位置，如粘度中的（constant.1.7894e-05）

添加了新的材料后，你可以把修改的数据库放在path/Fluent.Inc/fluent6.

/cortex/lib/propdb.scm下，替换原来的数据库。

fluent提供了几种定义密度的方法

1）定值

2）密度是温度的函数或者组分的函数

1.DefiningDensityforVariousFlowRegimes

在fluent中密度是非常重要的，你应该根据不同的流动建立密度关系式

对于可压缩流体，理想气体定律是合适的，

，p是由fluent得出的表压，为操作压力。

输入：

I）在材料控制面板中的密度属性栏，选择理想气体定律。

对于混合物，你应该对每种你想使用这一密度关系的材料都选上这一定律。

II）设置操作压力

III）设置单组分流体的分子量或者在混合物中设置各个组分的分子量

对于不可压缩流体，你有以下的选择：

1如果你不想把密度定义为温度的函数，那么可以设置密度为常数

2不可压缩理想气体定律

当压力变化足够小以至于流动是可以认为是完全不可压缩，但是你又想使用理想气体定律来表达密度与温度的关系时（比如：

自然对流）

，在这儿密度只与操作压力有关，与当地相对压力场无关。

输入：

IV）在材料控制面板中的密度属性栏，选择不可压缩理想气体定律。

V）设置操作压力

VI）设置单组分流体的分子量或者在混合物中设置各个组分的分子量

3当密度只是温度的函数时，可以用恰当的多项式或者分段线性式，分段多项式函数来表达！

一般用在具有热交换的模型中。

4Boussinesqmodel：

可用于温度具有小变化的自然对流问题.当密度选择Boussinesqmodel时，你需要设置热膨胀系数，以及其他相关的操作条件。

具体见11.5.3章。

5对于多组分混合物，密度与组分有关。

如果你求解传质方程，那么你要设置混合材料和各个组分的特性。

具体见13.1.4章。

定义混合物的与组分有关的密度，如下：

●定义密度方法

1）对于非理想气体混合物，选择volume-weighted-mixing-law。

密度通过下式求出

，其中Yi质量分数

组分i的密度

2）如果你模拟可压缩性流动，选择理想气体定律。

密度的求法与单组分物质的求法类似。

这时要求出混合物的平均分子量。

所以密度为

3）如果你用理想气体定律模拟不可压缩流动，选择incompressible-ideal-gas，密度的求出由下式

●ClickonChange/Create

●如果你选择volume-weighted-mixing-law，那么对于组成混合物的各个组分的密度既可以定义成定值也可是是温度的函数。

MixingDensityRelationshipsinMultiple-ZoneModels

如果你的模型中有多个流体区域，并且具有不同的材料，那么你应该注意下面：

.在用segregatedsolver，并且不是用的几个多相模型中的一种，那么可压缩性理想气体定律不能与其他的定义密度方法连用，也即是如果你对一种材料使用了可压缩性理想气体定律，那么所有的材料必须使用这个定律。

.只有一个指定的操作压力和操作温度。

也就是如果理想气体定律用在不只一种材料上，那么它们公用一个操作压力。

如果多个材料上使用了Boussinesqmodel，那么它们公用一个操作温度

3粘度

有下面几种方法定义流体的粘度

∙定值

∙粘度式温度的函数或者组分的函数

∙Kinetictheory

∙非牛顿粘度

∙用户定义函数

粘度的输入是采用国际单位制

2）粘度是温度的函数

如果模型中包括热交换，那么你可以把粘度定义为温度的函数。

有五种方法

I）分段线性函数

II）分段多项式

III）多项式

IV）萨瑟兰粘性定律（适应于稀薄气体）

这个定律是由萨瑟兰在1893年依据分子运动论，理想化的分子间力得来。

关系式可以用是两系数或者三系数的。

两系数关系式：

，其中

是粘度，单位kg/m-s,T静温K,C1andC2系数。

对于气体，在中等温度和压力下

kg/m-s-K1/2,andC2=110.4K

三系数关系式：

，其中

粘度，单位kg/m-s,T静温，单位K,

参考粘度值kg/m-s,T0参考温度值K。

S有效温度K,叫做萨瑟兰常数,是气体的特征值.在中等温度和压力下,

kg/m-s,T0=273.11 

K,andS=110.56 

K.

V）Powerlaw（适应于稀薄气体）

这儿的powerlaw与非牛顿powerlaw是不一样的！

稀薄气体粘度的一种普遍近似方法是power-law。

稀薄气体在中等温度下，这种方法的精度比萨瑟兰定律稍微低一些。

两系数形式：

粘度kg/m-s,T静温K,B是量纲系数.在中等温度和压力下,

n=2/3

三系数形式：

，

粘度kg/m-s,T是静温K,T0参考温度K,

参考粘度值kg/m-s.在中等温度和压力下

kg/m-s,T0=273K,andn=2/3.

3）如果你在密度定义中使用了气体定律，那么你可以使用分子运动论定义流体粘度。

的单位是kg/m-s,T的单位是K,

的单位是埃,

，

和

是改种流体的分子运动论参数，也即Lennard-Jones参数，分别称为``characteristiclength'

'

andthe``energyparameter'

4）多组分混合物中粘度是组分的函数

如果模型是多组分混合物流动，那么你可以定义其粘度为组分的函数。

（当然你也可以把混合物的粘度定义成定值或者温度的函数）

步骤：

I）选择mass-weighted-mixing-law，如果在密度的表征中使用了理想气体定律，那么你得选择ideal-gas-mixing-law。

II）ClickChange/Create

III）定义组成混合物得每种组分的粘度。

你可以定义成常数，如果可行的话，也可以是温度的函数，或者使用分子运动论，或者非牛顿粘性定律

如果你采用的是理想气体定律，那么粘度的计算采用这个式子：

其中

XI是摩尔分数。

对于非理想气体混合物，混合物粘度的计算是依靠各个组分粘度的加权平均！

5）非牛顿粘性定律

6）分子运动论参数

当理想气体定律激活时（即当密度的属性表征用理想气体定律时），你可以使用分子运动论定义下面的属性。

∙Viscosity（forfluids）

∙Thermalconductivity（forfluids）不需要输入另外参数

∙Specificheatcapacity（forfluids）需要输入流体材料的自由度

Massdiffusioncoefficients（formulti-speciesmixtures）需要分别输入每种材料

4导热率

当具有热交换时必须定义热传导率。

定值

温度的函数

DefiningtheThermalConductivityUsingKineticTheory

Composition-DependentThermalConductivityforMulti－componentMixtures

AnisotropicThermalConductivityforSolids\

5热容

热容

6RadiationProperties

7扩散系数

MassDiffusionCoefficients

对于计算传质，有两种方法模拟化学物质的扩散，大多数情况下费克定律就足够了，但是在一些情况下（比如以扩散为主的层流，如化学气体的沉积），则推荐全发展多组分扩散模型。

8标准焓值

9标准熵值

2.MolecularHeatTransferCoefficient

Ifyouaremodelingpremixedcombustion（seeSection15）,thefluidmaterialinyourdomainshouldbeassignedthepropertiesoftheunburntmixture,includingthemolecularheattransfercoefficient

12操作压力

1）在低马赫数可压缩性流动中，相对绝对静压来讲，整个压降很小，容易受舍去误差的影响。

在

的可压缩流动中，相对动压的压力变化

＝

，其中P是静压，

是绝热指数。

所以

当

。

因此，除非有足够高的精确度，低马赫数流动计算很容易受舍入误差的影响。

2）fluent采用绝对压力减去操作压力的结果值计算，这样壁面舍入误差。

它们之间的关系是

所有在fluent中设定的压力值或者算出的值都是表压。

3）设置操作压力

操作压力的重要性：

.操作压力对于不可压缩理想气体定律的流动非常重要，因为它决定了不可压缩理想气体定律流定流体的密度

.对于可压缩性低马赫数流定很重要，因为存在舍去误差，对于不定常可压缩性流动，可能还需要定义浮动的操作压力，而不是定值，具体见8.5.4

.对于高马赫数的可压缩性流动，操作压力不太重要。

因为在这种流动中的压力变换比起低马赫数流动中的压力变化要大很多，所以不存在舍入误差。

因此也就没有比必要使用表压计算。

事实上，这时使用绝对压力计算会很方便，因为fluent总是使用表压计算，所以这时你可以把操作压力设置成0，使得表压和绝对压力相等.

.如果密度是定值或者是温度的函数，操作压力在计算中是不会用到的！

合适操作压力的选择原则要以马赫数和决定密度的关系式为基础。

例如你在不可压缩流动中使用理想气体定律（自然对流问题），你应该设置一个代表平均流动压力的操作压力值。

Table7.12.1:

RecommendedSettingsforOperatingPressure

Density

Relationship

MachNumber

Regime

Operating

Pressure

IdealGasLaw

0or

MeanFlowPressure

ProfileFunction

ofTemperature

Incompressible

notused

Constant

Incompressible

4）参考压力点

13真实气体模型

一些工程问题的流动情况并不是如理想气体那样，例如：

高压流动（通过压缩机的制冷剂的流动）就不能使用理想气体模型。

所以采用真实气体模型。

Therealgasmodelcanbeusedonlywiththecoupledsolvers.

AllfluidpropertyinformationintheMaterialspanelisignoredbyFLUENT.

YoucannotmodifymaterialpropertiesintheREFPROPdatabaselibraries,oraddcustommaterialstotherealgasmodel.

Whentherealgasmodelisused,allfluidzonesmustcontaintherealgas;

youcannotincludearealgasandanotherfluidinthesameproblem.

TherealgasmodelassumesthatthefluidyouwillbeusinginyourFLUENTcomputationhasthefollowingcharacteristics:

Purefluid

Singlespecies

Singlephase

Superheatedvapor

Therealgasmodeldoesnotsupportmixturesand/orsaturatedfluids

1）混合物组分指定组成混合物的各组分的名称

2）Reactiondisplaysthereactionmechanismbeingusedwhenyouaremodelingfinite-ratereactions.

3）密度

4）未燃反应物密度

5）未燃反应物温度

6）燃烧产物的绝热温度只用在绝热预混燃烧模型中

7）定压比热容

8）材料的热传导率

9）粘度

10）分子量来自于气体常数

11）质量扩散系数用于定义混合材料中组分的扩散系数

12）热扩散系数

13）定义标准焓

14）定义标准熵只用在可逆过程中

15）参考温度

16）L-JCharacteristicLengthspecifiesthekinetictheoryparameter

forafluidmaterial

17）L-JEnergyParameterspecifiesthekinetictheoryparameter

18）吸收率定义辐射热交换吸收率

19）散射系数定义辐射热交换散射系数

20）ScatteringPhaseFunctionspecifiesanisotropic（bydefault）orlinear-anisotropyscatteringfunction

21）热膨胀系数

22）MolecularHeatTransferCoefficient

23）LaminarFlameSpeed

24）CriticalRateofStrain

25）HeatofCombustion

26）UnburntFuelMassFraction

27）折射率

28）潜热

29）ThermophoreticCoefficient

30）汽化温度

31）沸点

32）VolatileComponentFraction

33）BinaryDiffusivity

34）饱和蒸汽压

35）BinaryDiffusivity

36）ParticleEmissivity

37）ParticleScatteringFactor

38）HeatofPyrolysis

39）SwellingCoefficient

40）BurnoutStoichiometricRatio

41）CombustibleFraction

42）HeatofReactionforBurnout

43）React.HeatFractionAbsorbedbySolid

44）DevolatilizationModel

45）CombustionModel

46）MeltingHeat

47）SolidusTemperature

48）LiquidusTemperature

49）UDSDiffusivity

50）DropletSurfaceTension