求助 : 超音速流場相关问题

sxr10290

各位前辈们好
小弟有一些问题在这里想问问大家
小弟正在做一个案例是有关于超音速引擎的模型
具体而言是让空气以超音速进入燃烧室内，与燃料（氢气）进行燃烧反应。
前置步骤为了观察燃料与空气的混合现象，将空气取代为纯氮气以避免与氢气产生反应。

以下是采用的入口条件
氮气：静压86200 PA 静温1190 K  M=4.12
氢气：静压210000 PA 静温250 K  M=1

模型外观如图是一个长方型管下部有一凹槽设计使燃料在凹槽内以反方向（对比于空气）注入

目前遇到的问题是：
1.程式中边界条件的设定，除了压力入口中的全压设定外，我知道要以等伤过程之转换式转换静压以及全压那么在输入的Gauge Pressure中，都是直接输入已知条件的静压吗??  

2，另外我的操作压力该用1大气压（101325帕）还是0 帕呢，说明中似乎有提到操作压力可以设为0，另外因为已知出口速度为超音速，但如果我出口边界使用压力出口压力为0，这样合理吗??该如何设置出口条件。

3.程式计算是采用非稳态计算，对于此模型一直无法找到一个适合的初始化模式来进行初使化，我推测是因为凹槽内部流场的复杂性，若没有凹槽设计的管，初始化可以用入口条件初始化即可，现在都是使用ALL ZONE 进行初始化，不知道各位有没有什么想法??

各位前辈如果有问题小弟再进行补充，请各位多指教

[ 本帖最后由 sxr10290 于 2011-11-30 00:35 编辑 ]

莫口

1　可压缩气体要用绝对压力进行计算，就是;Gauss Pressure +Operation Pressure，一般把操作压力设置成0，定义边界的时候直接使用绝对压力。
2　超音速出口，可以直接用压力出口，不作其他定义
3　至于初始化，你是要作点火过程吗？

sxr10290

感谢您的回应
那如果我的操作压力是101325 在压力入口的条件中Gauge Pressure 的输入是要输入86200帕还是86200+101325 = 187525帕呢?? 这观念有点不太清楚。

初始化的部分，先不考虑点火的情形即是注入氮气以及氢气之模型，但无论如何初始化程式皆无法顺利收敛，即使前面步骤可顺利收敛，但是在程式执行中会产生Temperature limited to 1.00000 K 之指令。在流场中氢气刚注射出来的地方会产生温度只有1K的小区域，在物理现象上不是很合理，这问题也困扰了我很久，参考以往经验都是指出这部分可以先忽略，后面这个指令就会消失，但是就算消失了，还是会存在1K的区域，令人不解。

另外计算燃烧模式时，之后预计是要采用压力基于中的Nonpremixed模式来进行。基于采用压力的计算方式也许也会是以后会遭遇的问题之一。
感谢各位的指教了

sxr10290

感谢您的回应，如果您不嫌麻烦的话，可否在看看后续提出的问题呢
感激不尽

莫口

把操作压力设置为0，压力入口设置为187525。计算可压缩气体一般要把操作压力设置为0.
出现温度超最低限，原因可能会有很多，对于你这个问题，可能是因为网格质量不高，或者太粗糙。可以把喷口附近的网格作个截图，贴上来。

sxr10290

目前使用的二维濂网格数为314250，会发生温度最低到1K现象区域都在氢气入口附近
附上氢气入口附近我做的网格请前辈多指教。

另外因为我氢气温度为250K，气体的在materal中我是使用理想气体，
Cp使用 Piecicewise Polynomial 设定
Cp部分，程式内部有设定第一阶段温度适用于300 -1000K
会因为我的氢气只有250K导致温度最低限于1 K的现象吗？

莫口

喷口是那个两点间的线吗？
垂直于壁面喷注？
网格可以根据流向适当调整一下，包括网格疏密
显示一下温度超限的位置，再确认一下是网格问题，还是边界条件问题

sxr10290

是的，我有附上新的示意图，比较好懂注射方式。氢气注入方向是往负X的方向注入，而非垂直壁面
文献中只有提到喷注出口的状态，为一马赫音速出口，静压240000Pa，静温250K
图中白色的虚线其实是氢气的注入管，但是为了简化计算模型，我将此段省略
而直接从出口建立注射的边界条件(Pressure Inlet)，不知道这种做法是不是对结果有影响??

我也附上CONTOUR中提到的温度有异的地方，在这个模型中，我是预设氢气300K注入，
流场中理应最低温度就只有300K吧?
温度低的地方对应的马赫数较高，这是对的，
但在此流场中氢气出口处因为温度太低了使得马赫数太高了，这在此流场中好像就不合理了。

不知道前辈们有什么建议或看法呢!?

[ 本帖最后由 sxr10290 于 2011-11-30 13:51 编辑 ]

莫口

应该和网格划分有关，喷注方向和网格方向角度过大，可以尝试把凹腔单独切割出来进行网格划分，尽量保证网格与流向平行。
建议氢气喷口处不采用直接壁面喷注，而是向外延伸一段距离，画出一段管道（不必全部给出）。

sxr10290

各位前辈们好
我后来重新画了一次网格，这次参照前辈意见将氢气出口部分网格进行修改，使网格方向能配合氢气的流动方向，
并且向外延伸画了一段管道出来，请看看我的网格这样是否有问题!?  

我以这种方式先试着跑以下模型(配合文献的实验步骤) :
氢气条件: 表压240000pa 温​​度250 K 出口大约1马赫
馆内空气条件: 一大气压与外界出口相连，室温300 K，静止空气   

将上述之氢气从喷口处注入常温静止之空气环境，打算先注入一段时间之后，才更改前方入口条件，
将前方壁面打开让高温之氮气进入管道燃烧室内。

在这里有些问题想请教各位，如果是以上之操作条件下
在程式之中的操作压力我设为101325 (一大气压)
1. 我的出口条件(Pressure Outlet)中的Gauge Pressure 是否应该要设为0呢!?
2. 我初始化条件在 Initialize 中
    我是设Air 成份为1 ， 温度为300K ，X方向速度=0 m/s ，Y方向速度=0 m/s
    那么这里内部的表压设定是要输入0 吗!? 不知道我观念是否有误

由于特殊要求，流场初期非超音速流场，因此这次在计算此流场的操作压力不可设为0，还请各位指教

莫口

1　只能说明，你对各个压力的基本概念还不理解。
　　绝对压力（absolute pressure），操作压力（operation pressure），相对压力（gauss pressure），还有求解可压缩方程所使用的压力。
2　绝对压力＝操作压力+相对压力，求解器计算的时候所使用的是绝对压力。
3　对于可压缩求解来说，把操作压力设置为0，边界条件里所设置的压力全用绝对压力表示。　对于不可压缩流，把这几个压力所表示的意义理解了，就应该知道如何设置了。
4　Another question, where are you from, your description seems a little strange...