开门见山,Flowmaster中的压力(pressure)指的是总压。总压=静压+动压,流体力学知识。静压就是我们通常指的压力表测得的压力,压力损失也指的是静压差。
我们知道,流体总流量方程或者伯努利方程(如下)保护了静压头、动压头和位置压头三项。
流体总能量方程
根据Flowmaster帮助文档,压差(损)的计算如下,可以看到,动压并未在方程中体现,将计算公式和总流能量方程对比,发现Flowmaster的压力P等于能量方程中的静压+动压,也就是总压。因此,在使用软件时要注意,勿把压力表所指的压力当成软件所指的压力。以下通过一个实例来验证一下上面的说法。
Flowmaster帮助文档
计算模型如下,现直接考虑计算结果。两个流组模型的阻力通流面积不同,因此流速也不同。节点5的压力为111114Pa,节点1的压力为102429Pa,两个位置的流速分别为1.89404m/s和1.48757m/s,各节点的高程均为零。两个流组的总阻力损失也就是压力降计算值为8684.77Pa,节点5和节点1的压力差为8685Pa,刚好等于流组的压力损失。如果把软件的压力误理解为能量方程中的静压,对两个节点列能量方程,则节点5的总能量(压力)等于
节点1的总能量(压力)为
则根据能量方程计算的压力降为
显然和软件的计算结果是不同的。因此,证明的前面的说法,在使用压力边界条件时需注意区分。
Flowmaster定义压力边界可以用压力源和水箱。如果已知节点位置的静压,则用恒定水头水箱(constant head reservoir),因为这种水箱的节点压力等于水面压力加上静水压差。
压力源的输入界面如下,注意有总压和静压,根据实际输入,误错误输入。
以下用一个短管自由出流计算实例进行说明
短管自由出流计算公式如下(势能等于动能加流损之和)
其中,流损的计算公式如下
假设总阻力系数为3,管径为10mm,水箱水位与基准位置的高度差H为1m,则
在Flowmaster中建立计算模型
压力源边界输入静压101325Pa,参考水里直径不输入,则选取相邻部件的水力直径(见帮助文档)
计算结果如下,速度2.21364m/s,节点3的压力(总压)为10377Pa。速度计算值与理论计算值误差为0.05%,总压=静压+动压,即: