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2.3.4

周期性流动与换热

如果我们计算的流动或者热场有周期性重复，

或者几何边界条件周期性重复，

就形成了

周期性流动。

FLUENT

可以模拟两类周期性流动问题。

第一，

无压降的周期性平板问题

(循

环边界)

；

第二，

有压降的周期性边界导致的完全发展或周期性流向流动问题

(周期性边界)

。

流向周期性流动模拟的条件：

1

，

流动是不可压的

2

，

几何形状必须是周期性平移

3

，

如果用

coupled solver

求解，则只能给定压力阶跃；如果是

Segregated solver

，可以给定

质量流率或者压力阶跃。

4

，

周期性流动中不能考虑进口和出口有质量差，

也不考虑过程中的额外源项或者稀疏相源

项。

5

，

只能计算进口出口没有质量流率变化的组分问题。但不能考虑化学反应。

6

，

不能计算稀疏相或者多相流动问题。

如果在这过程中计算有换热问题，则还必须满足以下条件：

1

，

必须用

segregated solver

求解

2

，

热边界条件必须是给定热流率或者给定壁面温度。对于一个具体的问题，热边界条件只

能选择一个，而不能是多热边界条件问题。对于给定温度热边界条件，所有壁面的温度

必须相同(不能有变化)

。对于给定热流率边界条件，不同壁可以用不同值或曲线来模

拟。

3

，

对于有固体区域的问题，固体区域不能跨越周期性平板。

4

，

热力学和输运特性(热容，热导系数，粘性系数，密度等)不能是温度的函数(所以不

能模拟有化学反应流动问题)

。但输运特性(有效导热系数，有效粘性系数)可以随空

间有周期性变化，因此可以对有周期性湍流输运特性不同的流动问题有模拟能力。

2.3.5

计算流向周期性流动问题的步骤

：

通常，

可以先计算周期性流动到收敛，这时候不考虑温度场。

下一步，

冻结速度场而计

算温度场。步骤如下：

1

，

建立周期性边界条件网格

2

，

输入热力学和分子输运特性参数

3

，

指定周期性压力梯度或者确定通过周期性边界的质量流量

4

，

计算周期性流动场。求解连续，动量(湍流量)方程。

5

，

指定热边界条件(等温或者给定热流密度)

6

，

给定进口体平均温度

7

，

求解能量方程(其它方程不求解，只求解能量方程)

，得到周期性温度场。

2.3.5.1

流向周期性流动理论

周期性速度定义

对于位置矢量

r



，周期性速度定义为：

...

)

2

(

)

(

)

(











L

r

u

L

r

u

r

u











2

－

17

...

)

2

(

)

(

)

(











L

r

v

L

r

v

r

v











2

－

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