关注我们: 登录 | 会员中心 | 手机版 | English

如何区分FLUINT中滞止(stagnation)与静力(static)条件的区别?如何用好它们(LSTAT=STAG vs. NORM)
原文作者: 发布时间: 2007-09-26 新闻来源:
字体大小: 打印
如何区分FLUINT中滞止(stagnation)与静力(static)条件的区别?如何用好它们(LSTAT=STAG vs. NORM)
答:

这是一个经常让FLUINT用户混淆的地方。缺省状态下,SINDA/FLUINT在流体流动中采用的是静压和静温(static pressures and temperatures),静压是流体运动过程中感受到的压力,是观察者与流体分子一起运动时测量到压力值(相对静止状态)。在FLUINT4.4版本前一直使用静压模拟流动过程。静压是处理热力学和其它可压缩流动效应的维一实用办法。总压主要用作稳态不可压缩流动的能量簿记(收支),虽然液能用在其它某些地方,如一些泵功曲线仍使用总压。

SINDA/FLUINT版本4.4后,用户可以将一个流团设定为滞止状态,或代表总压和总温(LSTAT = STAG)。在设定LSTAT=STAG后,这个流团内的流体将被认为处于滞止状态或没有运动状态。滞止压力是静压与速度压(或动压,不可压缩流体Bernoulli方程中的rho*vel^2/2项)之和,是流体等熵减速到零值时获得的压力。总温是流体绝热地adiabatically(无热量传递)从静力学(根据牛顿运动定律,静力状态下物体或静止或匀速直线运动)状态减速到零值时获得的温度。

若流团被用户指定处于滞止状态,SINDA/FLUINT将为所有以此流团为出口的通道自动添加一个内部损失loss项,相当于K值为1.0,以表征流体流出此流团后从速度近乎为0加速到外流速度的过程,穿过这个通道后,加速过程将使得流体压力从滞止压力降低到静压值。这个隐藏的K系数不是一种入口损失,它代表的是流体必须运动起来的事实(动量效应而不是能量效应)。由尖角等造成的损失仍必须由用户添加,这个隐藏项可以用在所有有K系数定义的流道上,包括tubes和STUBE类connectors,而对没有K系数定义的设备,如CAPIL, MFRSET, VPUMP等无效。

将LSTAT设为STAG会对程序产生3个方面的影响:动能kinetic energy、临界流choking、动量momentum(加速度)。

1. 由滞止态流团流出的流体其初始动能为0。既然流团没有动能,那么上述状态设置只会影响出流通道paths:这些通道会自动将上游温度和压力设为总温和总压。STAG选项关闭了流团出流的动能项,将可能造成下流静力态流团温度的降低(如果它们不是环境边界plena的话),这是因为为加速流体,有部分热能转换为动能。对于流出环境边界plenum的高速流动,这将是另一类静力学状态,过程将有很大不同。

2. 在临界流计算中,流速必须从零开始增长,即使在出流通道中AF=AFTH。如果AFTH<AF,流速将从零值增长,而不是从基于当前流道流速的上游速度增长。从滞止流团的出流要比从静力学态流团的出流更容易出现阻塞(达到临界流)。

3. 流速必须从零值加速到与之相连的任一外流通道的速度,所以,可恢复的损失项,等价于K系数为1.0被自动加入到任何以此流团为源头的loss类通道paths,如STUBE、tube、LOSS、valves等。而不会加入到泵类通道,如MFRSET、PUMP等。注意:如果流动反向的话,这个恢复性的损失项将不再存在。

除非入口为高速或出现临界流(或由滞止点流出),否则大多数模型更多地只是受上面第3项的影响:即在动量方程中出现加速度项。

虽然LSTAT=STAG选项能用在任何流团上,但蕞恰当的应当用在环境边界plena上,如代表大贮箱、环境等。 而且不要用它来定义管线内某一断面上的常压。大容积贮箱和环境边界并不意味着"大的流动面积"或"低流速",因为流动面积和流速只是通道paths的属性,而不是流团lumps的属性。所以,为提示程序有极低流速流出的流团存在,你可以给出LSTAT=STAG设置。

不要为了找出当前状态的滞止压力,而将LSTAT=STAG设置到流速不为0的流团上,LSTAT=STAG设置有特殊模型响应(如上所示),并且它的选用也会对计算结果产生影响。