• 先来看大气压、表压和绝对压力这三种压力,这三种压力为流体力学中的概念。

大气压 ( atmospheric pressure )指的大气对浸在它里面的物体产生的压强。
一标准大气压(1atm)=760毫米汞柱(mmHg)=101325Pa。

表压(gauge pressure)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特定的相对压力,为真实压力(绝对压力)与大气压间的差值。大气压为101325Pa,若表压值为零,则意味着此处真实压力为101325Pa。

这里需要强调一下 Gauge为名义值,

什么意思呢?如果, INITIAL Gauge PRESSURE =0

那么 GAUGE PRESSURE 就是实际的静压Pinf。

GAUGE total PRESSURE 是实际的总压Pt。

如果INITIAL Gauge PRESSURE 不等于零

GAUGE PRESSURE = Pinf – INITIAL Gauge PRESSURE

GAUGE total PRESSURE = Pt – INITIAL Gauge PRESSURE

绝对压力(absolute pressure)是真实压力。绝对压力值以绝对真空作为起点。绝对真空时,此时的真实压力就为0。

Absolute Pressure(绝对压力)=

Atmospheric Pressure(大气压)+Gauge Pressure(表压)

  • 再来看绝对压力、相对压力和操作压力这三种压力。其中 操作压力和相对压力是CFD计算中引入的概念。

操作压力、工作压力(operating pressure)指的是参考压力。

Absolute Pressure(绝对压力)=

Operating Pressure(操作压力)+Relative Pressure(相对压力)

之所以要引入这样的概念,是因为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。

  • 最后来看静压、动压和总压这三种压力

静压(static pressure)就是真实压力与操作压力的差值。静压是一种以操作压力为参考值的相对压力。在Fluent中静压的英文名称为static pressure,在CFX中,pressure就是指的静压。

动压(dynamic pressure)是与速度有关的,其概念源于伯努利方程。其值为密度与速度平方的乘积的一半(0.5ρv²)。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(total pressure)是静压与动压的和。

Total Pressure(总压)=Static Pressure(静压)+Dynamic Pressure(动压)

在运用伯努利方程计算压力时候,通常把压力分为动压和静压

动压(dynamicpressure)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。

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。

压力入口条件确定边界流动参数的方式是这样的:

1 不可压缩流动

  (1) 总压和总温是给定的;

  (2) 静压由计算域内部单元值外插得到;

  (3) 静温等于总温;

  (4) 入口面处的密度为常数,或者是温度和 / 或组分质量分数的函数;

  (5)Bernoulli 方程将总压、静压与速度联系起来,由此方程可计算得到速度大小,再由给定的流动方向矢量可以计算出速度分量。对于轴对称旋转流动,速度应包括旋转速度分量。

2 可压缩流动

  (1) 总压和总温是给定的;

  (2) 如果入口为亚音速流动,静压由计算域中紧邻边界的内部流体单元值外插得到;如果入口处的流动为超音速的,静压必须是给定的;

  (3) 理想气体等熵关系式将压力入口边界处的总压与静压、总温与静温以及速度(马赫数)联系起来,可以计算入口面处的速度大小,进一步利用给定的流动方向矢量可求得入口处速度分量;

  (4) 密度由理想气体状态方程确定

最后修改:2020 年 09 月 02 日
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