Fluent边界｜06 压力远场边界

本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了在 Fluent 中使用 FW-H 声学模型的基本流程，包括以下几个步骤：首先，生成时间精确的流动解，并获得声源表面相关变量的时间历程数据；然后，利用声源数据计算接收器位置处的声压信号；FW-H 模型可用于稳态仿真，计算声源运动引起的厚度噪声和负载噪声； Fluent 使用“forward-time projection”方法考虑时间延迟；还可以将声源数据保存到文件中，用于在新的接收器位置上计算声压信号；最后，Fluent 提供了声学模型数据后处理功能。

Fluent中利用压力远场（Pressure far-field）边界描述无穷远处自由来流状态。压力远场边界利用特征信息（黎曼不变量）来确定边界上的流动信息，也常被称之为特征边界条件。

1 局限性

压力远场边界的使用具有以下局限性：

• 压力远场边界仅适用于流体密度满足理想气体状态方程时，其他情况下不能使用。为了有效地近似真实的无限远范围条件，必须将远场边界放置在离目标足够远的地方。例如，在翼型升力计算中，远场边界通常是半径为20倍弦长的圆面或球体。

• 压力远场边界与压力基求解器下的多相流模型（VOF、Mixture及Eulerian模型）不兼容

• 压力远场边界不能用于常密度、真实气体模型以及密度基求解器下可用的湿蒸气模型

2 边界参数

压力远场边界条件参数设置对话框如图所示。

压力远场边界参数设置对话框

输入参数包括：

• 表压
• 马赫数
• 流动方向
• 温度
• 模型参数（湍流模型、辐射模型、组分模型、DPM模型等）

3 计算过程

压力远场边界条件是在引入黎曼不变量(即特征变量)的基础上提出的一种无反射边界条件。对于亚音速流有两个黎曼不变量，分别对应入射波和出射波。入射波表达式为：

出射波表达式为：

式中，为边界法向速度；为局部声速；为比热比（理想气体）。下标为无穷远处物理量值，下标为计算域内部物理量值（与边界网格面相邻的网格上的物理量）。两个物理量通过加减可以得到速度计算方式：

声速计算表达式：

式中，和及分别为边界法向速度及声速。

在流体流经的网格面上，切向速度分量及熵通过计算域内部值外插得到；在流入面上切向速度分量与熵被认为具有自由流值。通过使用、c、切向速度分量以及熵的值，可���计算出边界面上的密度、速度、温度和压力的值。