fluent中计算没有进出口的问题

gyc

两个罐子，一个罐子压力高，另一个压力低。二者之间以一胶管链接，当打开中间阀门后，高压罐内气体向低压罐内流动，最终达到平衡。
现在的目的是得到低压罐内压力从阀门打开后到压力达到稳定所需要的时间。
初步的解决方案是，对整个系统以低压罐的压力为初始值进行初始化，然后对高压罐进行patch，得到高压罐的压力。这样压差建立起来。在连接二者的管道中间简历一个垂直面，检测平均速度，当速度为零时认为两罐达到平衡。开始计算的瞬间认为是阀门打开的时间。
现在的问题是，因为没进出口，对系统初始化时，输入不影响计算结果，就是说，我初始化时把系统压力设为1000Pa和2000Pa，然后contour，输出值都是一样的（可能都是零帕）。而且计算结果没有重复性，速度可能是从0.2m/s降到零，也可能是从10-3m/s降到零。且只要计算开始，无论把时间步长设的如何小，计算一两步之后两罐压差就几乎可以忽略不计算了，当然此时检测的平均速度还在，但两罐的压差就现有的测量仪器的精度来讲已经可以认为相等了。
不知道以上做法有什么不合理的地方，请各位大侠不吝赐教。

另外一个做法是，把上述由软管连接的两个罐子，一个的罐口设为压力入口，其值为高压罐的初始压力，另一罐设为压力出口（模拟高压罐压力保持恒定的情况），稳态计算，当收敛后得到中见面的速度，写成profile；
将上述模型从检测面分开，删除检测面上游的高压罐部分，将检测面设为速度入口，其值有上一部所写的profile定义；
将低压罐的管口设为壁面，非稳态计算，得到低压罐部分体积平均压力达到目标值所需的时间。
——这样做达不到效果，检测的体积平均静压几乎不升高，也就是虽然现在系统只有一个压力入口，但系统的压力并不随着气体的流入而升高。
——考虑到有可能是因为采用的气体密度模型为constant导致计算结果只是动静压之间的转化，所以造成上述结果，因此将气体压力模型设为理想气体，再次计算，但计算结果仍然不符合要求，低压罐内压力并不随着流动的进行而升高。（初步判断，可能是速度入口并不合适）
想请教一下各位大侠，对于这样的一个问题应该怎么做呢？

xrs333

这样问题用CFD的理由是什么？知道了阀门的开度和流量系数，用热力学知识就可以算了。

gyc

热力学用来算稳态没问题。你能得到时间变化么？
另外，阀门流量系数不知道，如果知道的话当然可以尝试，在这个模型里，阀门已经被忽略了。
再者既然符合连续性假设，该流动问题应该能用CFD方法解决，探讨一下CFD如何在这类问题上应用也不为过吧。

chutiansheng

用FLＵENT太麻烦了，编一个简单的Ｃ程序就行了．查一下教科书有关射流的公式．

[ 本帖最后由 chutiansheng 于 2012-3-9 09:24 编辑 ]

浪子轻狂

这种反向计算流动时间的问题，用CFD不合适。另外，我觉得你两种假设都不合理，第一种，阀门开度是影响平衡的重要因素，你都忽略了，另外，不知道你所说的系统压力2000pa是在哪里设置的，哪个面板还有系统压力这个设置项？第二种，本来是个封闭系统，你弄成一个有进出口的开放系统，这更不合适吧。

[ 本帖最后由 浪子轻狂 于 2012-3-10 00:53 编辑 ]

gyc

这个其实是别人的，他在实验过程中的做法是用一个胶管把两个罐子的开口连接起来，而胶管中间实现用夹子夹住，当两罐连好以后，把夹子打开，这样整个胶管上并没有什么阀门。
至于系统压力，我在这里指的是高压罐的压力，使用patch 的方法加上去的。
（实际上这两个罐子的体积都很小，5L，胶管的长度及管径也很小，如果系统再大一些，胶管阻力大一些，或许计算结果会有些不同）
第二种假设是因为他想做成另外一种情况，就是高压罐的压力始终保持不变。

a2883524

个人感觉你得模拟重点应该在如何把实验中的胶管在fluent中进行建模。因为中间的连接管道是影响平衡所需时间的唯一特征，如果在fluent中无法保证与实验一直的管道模型的情况下，模拟结果是否有意义？

gyc

你大概是想说考虑胶管的收缩等对阻力的影响，在实验情况下，压差2000Pa，胶管内径1.2cm，在这个压差下观察不到胶管直径明显的变化，且即使变化，也无法说明我在上面提到的模拟没有重复性，以及初始化时遇到的问题。
问题到这里考虑的已经不是时间的问题了，现在想探讨的是，fluent应用在这类没有进出口的流动问题上的实用性。当然，我见过用fluent计算密闭空间自然对流的，丝毫没有问题。

浪子轻狂

这就牵涉一个问题：刚开始用夹子夹着，相当于wall壁面，过一会夹子打开，相当于interior边界，气体由于压差开始流动，你可以通过events实现这个壁面转换。

a2883524

原帖由 浪子轻狂 于 2012-3-12 00:58 发表

                               
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这就牵涉一个问题：刚开始用夹子夹着，相当于wall壁面，过一会夹子打开，相当于interior边界，气体由于压差开始流动，你可以通过events实现这个壁面转换。

浪子的想法可能是最简单的方法了。

gyc

fluent6.3里面有这个功能吗？
我先用journal或者execute command尝试一下

xrs333

楼主把这个事儿这么劳神的意义说一下吧。

gyc

看一看FLUENT在这类问题上的适用性如何。

gyc

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