可压缩液体｜01 基础理论

本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了Fluent提供的Compressible liquid密度方法，该方法可用于模拟高压作用下的液体可压缩性，有助于减少在运动网格应用中出现的非物理压力峰值。文章详细描述了该方法的基本理论，包括Tait状态方程、密度比限定范围、声速计算等。在Fluent中，可以通过材料参数设置对话框和模型参数设置对话框来设置相应的参数。需要注意的是，在使用该方法之前，必须验证输入的参数值是否合适。

在CFD计算中，液体常被当作不可压缩流体处理。然而在高压作用下，液体的可压缩性不可忽略，此时可以使用Fluent提供的Compressible liquid密度方法。本文描述该方法的一些基本理论。

1 可压缩液体

Compressible liquid密度方法可用于模拟高压作用下的液体可压缩性，该方法还有助于减少在运动网格应用中出现的非物理压力峰值。Fluent利用Tait状态方程建立了可压缩液体在等温条件下密度与压力之间的非线性关系:

式中，系数为通过假定体积模量为压力的线性函数来确定。

Tait方程的简化形式可以写成：

式中：

其中，为液态参考压力（绝对压力）；为参考压力下的液体密度；为参考压力下的体积模量；为密度指数；为液体压力（绝对压力）；为压力下的液体密度；为压力下的体积模量。

密度比限定范围为：

其中，为当<时的最小密度比；为当时的最大密度比。

声速通过下式进行计算：（勘误：下面的公式要开根号，这里写漏了）

2 Fluent中设置

• 在材料编辑对话框中指定Density为compressible-liquid，弹出参数设置对话框
  
  

△ 材料参数设置对话框

• 在弹出的设置对话框中指定相应的参数
  
  

△ 模型参数设置对话框

• Fluent基于开放文献自动填充材料的输入值。若数据不可用，则Fluent将参数填充0值。因此在使用之前必须验证这些输入的值是否合适。
• 当Fluent自动填充参数值时，密度指数的默认值被设置为接近于液态水的值。
• 密度指数的值通常根据密度、压力、体积模量及声速的数据来确定。如果该参数未知，建议设置该值为1，其对应于密度和压力之间的线性关系。

也可以使用TUI命令define → materials → change-create来设置材料参数。

这个密度模型是做水锤仿真的核心，下次用这个模型做个水锤案例。