首页 理论教育如何设置边界条件-STAR-CCM+与流场计算

如何设置边界条件-STAR-CCM+与流场计算

【摘要】:同时,小汽车前端地面设置滑移边界条件;小汽车附近及后部地面设置无滑移边界条件和移动壁面边界条件,以模拟地面与气流的摩擦作用。地面采用移动壁面边界条件,以消除假设条件为来流吹袭、列车静止而引起地面附面层对列车气动性能计算的影响。

1.入口边界条件

入口处采用速度入口边界条件,如图4-90所示。选择[Regions]>[Region1]>[Boundaries]>[inlet]属性栏“Type”项中的“Velocity Inlet”项,如图4-91所示。输入入口速度,在[Regions]>[Region1]>[Boundaries]>[inlet]>[Physics Values]>[Velocity Magnitude]>[Constant]属性栏“Value”项中输入30m/s。

2.出口边界条件

出口处采用速度压力出口边界条件,如图4-92所示。选择[Regions]>[Region 1]>[Boundaries]>[outlet]属性栏“Type”项中的“Pressure outlet”项,如图4-93所示。保持[Regions]>[Region1]>[Boundaries]>[outlet]的“Physics Conditions”和“Physics Values”的设置不变,出口压力设定为大气压力,即相对压力[Regions]>[Region1]>[Boundaries]>[outlet]>[Physics Values]>[Pressure]>[Constant]设置为0。

3.汽车表面边界条件

如图4-94所示,选择[Regions]>[Region 1]>[Boundaries]>[1-ExteriorSurface],将其属性栏中“Type”项设置为“Wall”条件。

如图4-95所示,选择[Regions]>[Region 1]>[Boundaries]>[1-ExteriorSurface]>[Physics Conditions]>[Shear Stress Specification]属性栏“Method”项中的“No-Slip”项,将汽车表面设定为无滑移边界条件,以模拟汽车表面的摩擦力。然后通过复制和粘贴“1-ExteriorSurface”的设定,完成其他汽车表面边界壁面条件的设定。

978-7-111-35792-6-Chapter04-112.jpg

图4-90 入口边界条件设定

978-7-111-35792-6-Chapter04-113.jpg

图4-91 输入入口速度

978-7-111-35792-6-Chapter04-114.jpg

图4-92 出口边界条件设定

4.计算域侧面和顶面边界条件

计算域两个侧面和顶面采用滑移边界条件。因为这三个面是虚拟的计算域表面,与壁面边界条件不同,故不用计及摩擦力。(www.chuimin.cn)

以“side-1”边界为例,进行说明。选择[Regions]>[Region 1]>[Boundaries]>[side-1],将其设置为“Wall”条件。选择[Regions]>[Region 1]>[Boundaries]>[side-1]>[Physics Conditions]>[Shear Stress Specification],修改属性栏中“Method”项为“Slip”,将其设置为滑移条件,如图4-96所示。

side-2和top的设定与其相同。

5.地面边界条件

小汽车前端地面“slip-ground”边界和小汽车附近及后部地面“noslip-ground”边界均设置为“Wall”条件。同时,小汽车前端地面设置滑移边界条件;小汽车附近及后部地面设置无滑移边界条件和移动壁面边界条件,以模拟地面与气流的摩擦作用。

选择[Regions]>[Region 1]>[Boundaries]>[noslip-ground]>[Physics Conditions]>[Shear Stress Specification],修改属性栏中“Method”项为“No-Slip”。

地面采用移动壁面边界条件,以消除假设条件为来流吹袭、列车静止而引起地面附面层对列车气动性能计算的影响。设置地面移动速度与入口来流速度的大小和方向相同。如图4-97所示,选择[Regions]>[Region 1]>[Boundaries]>[noslip-ground]>[Physics Conditions]>[Tangential Velocity Specification]属性栏中的“Method”项为“Vector”。修改[Regions]>[Region 1]>[Boundaries]>[noslip-ground]>[Physics Values]>[Velocity]>[Constant],将属性栏中的速度值改为30m/s,如图4-98所示。

978-7-111-35792-6-Chapter04-115.jpg

图4-93 出口压力条件设置

978-7-111-35792-6-Chapter04-116.jpg

图4-94 汽车表面壁面条件设定

978-7-111-35792-6-Chapter04-117.jpg

图4-95 汽车表面无滑移壁面条件设定

注意,小汽车前端地面“slip-ground”边界选择滑移边界条件后,由于不存在地面附面层影响,不用选择移动壁面边界条件,故该选项在软件中也不存在了。