2.3 FLOTRAN边界条件

本节简单介绍了FLOTRAN分析的边界条件知识，有助于对以后的FLOTRAN分析有所了解。FLOTRAN边界条件类型包括以下几种：

●进口/出口边界；

●对称条件；

●固定壁面和移动壁面；

●周期边界；

●恒定温度；

●热流；

●体积热源；

●传热系数；

●辐射。

（1）进口/出口边界条件

●可以指定分析区域的进口和出口速度：

恒值速度；

用宏定义的非恒值速度。

●可以沿边界指定压力条件：

流体或进或出；

局部压力边界条件通常来自于显著的几何变化。

●湍流边界条件：

指定所需选项；

若无定义，FLOTRAN将使用默认值。

（2）对称边界条件

●表示对称面或轴对称的中心轴；

●假设流场特性为对称；

●对称边界方向上的速度分量为零；

●防止通过边界的质量或热传输；

●对称边界必须以总体坐标轴指定。

（3）固定壁面

●施加无滑移边界条件，所有速度分量都设为零；

●湍流模型的边界条件是自动施加的壁面律、壁面Log律；

●若壁面未定义热边界条件，则以绝热对待；

●无需定义压力条件，垂直于壁面的压力梯度为零。

（4）移动壁面

●移动壁面-稳态条件，分析区域在分析过程中不能改变；

●壁面将“拖拉”流体或随流体一起移动；

●垂直于壁面的速度分量为零；

●定义与壁面相切的速度为壁面速度；

●设置标志使FLOTRAN知道该壁面不是一个流场的进口，标志：将湍流动能设为-1。

（5）内流

●由壁面、对称面、进出口边界包围起来的流场为内流；

●可以没有进出口边界；

●可以有未定义边界，但可能会不稳定。

（6）外流

●流场边界必须远离流场中的固体区域；

●通常，在流场边界的后半段施加零相对压力边界条件；

●对于超声速问题，通常在流场边界的前半段定义压力和速度边界条件而在后半段不定义任何边界条件；

●一定要确定任何激波都不能延伸到有确定值的边界上，如果发生这种情况，则应将该边界上的边界条件值去掉；

●有时可在整个外边界上定义速度边界条件；

●流场边界与流场中固体区域之间的距离应为该固体区域尺寸的30～100倍。

（7）周期边界

●两个边界上对应节点的值虽不确定但却相等；

●两个边界上必须有相同的节点分布；

●每个周期对称节点对应的所有自由度都将耦合；

●用peri.mac宏来施加该边界条件：

选择边界上的节点；

指定边界间的空间偏置量。

（8）热边界条件

●指定温度，FLOTRAN自动计算用于保持该温度所需的热传导；

●指定热流，FLOTRAN自动计算与热流相联系的壁面温度和流场条件；

●指定热导率，指定环境温度，FLOTRAN迭代计算热流和表面温度；

●体积热源，可在流体单元和非流体单元中定义；

●辐射，定义表面辐射系数和环境温度。

（9）边界条件总结

表2-4列出了各种边界条件及各种边界条件所需的数据。