与壁面相关的旋转流动 应该怎么处理

与壁面相关的旋转流动 应该怎么处理

涡流和旋转流动

在许多重要的工程问题中都包括涡流和旋转，
FLUENT
很适合模拟这些流动。在燃烧
中涡流是很常见的，
为了增加滞留时间和流动模式的稳定性，
在喷嘴和燃烧室中需要诱导涡
流。在涡轮机，混合箱和各种各样的其它应用中都存在旋转流动问题。

在对涡流和旋转流动分析之前，
你首先要对所解决的问题进行大致的分类，
一般有如下
五种流动类别：



涡流和旋转流的轴对称流动



完全的三维涡流或旋转流动



需要旋转参考系的的流动



需要多重旋转参考系或混合平面的流动



需要滑动网格的流动

本节将会介绍前两类问题的模拟和解决过程。
剩下的问题都包括移动壁面问题，
我们将
会在移动壁面中的流动一节讨论。

旋转流动和涡流的概述

涡流和旋转流动的轴对称流动

你的问题可能是关于几何图形与边界条件为轴对称的，
但是仍然包括旋转和涡流。
在这
种情况下，你可以在模拟二维流动（即解决轴对称问题）
，并包括圆周速度（或涡流）的预
测。需要注意的是，轴对称假定隐含了流动中没有周向梯度，但是仍然有非零的涡流速度。

二维涡流的切向动量方程为：







r
vw
r
w
r
r
r
r
x
w
r
x
r
vw
r
r
r
uw
r
x
r
w
t











































3
2
1
1
1
1

其中
x
是坐标轴，
r
是径向坐标，
u
是轴向速度，
v
是径向速度，
w
是漩涡速度。

三维涡流

当几何图形有变化和
/
或具有周向流动梯度时，你需要用三维模型预测漩涡流动。如果
你使用的三维模型中包括了涡流和旋转流动，
你必须注意坐标系限制。
除此之外你可能还会
考虑将问题简化为一个等价的轴对称问题，
尤其是对初始的模拟计算。
初始的二维研究可以
很快确定各种模拟和设计的选项的影响，所以它对我们模拟涡流的复杂性很有帮助。

对于包含涡流和旋转的三维问题，
在问题的设定过程中没有什么特别需要输入的内容，
也没
有特别的解的程序。
但是需要注意的是，
在定义速度入口边界条件的输入时，
你可能需要使
用柱坐标系，
具体可以参阅定义速度一节。
而且你会发现在解的过程中旋转速度
（设定为壁
面或入口边界条件）
的缓慢增加是非常有用的。
在轴对称涡流的解策略一节中，
描述了轴对
称涡流的这方面内容。

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