设置边界条件

可以为 SPH 流模拟指定流入、流出和壁面边界条件。

可用的选项包括:
  • 壁面 - 表示抑制流体区域的不渗透表面。流体可以粘附在壁面上(无滑移壁面)或沿壁面滑动(滑移壁面)。
  • 出口 - 显式定义计算域出口边界处的质量流率,并相对于任何边界运动进行调整。
  • 压力出口 - 指定出口边界处的静压力(表压),以允许流体退出域,同时从内部推算出所有其他流属性。
  • 速度入口 - 指定边界上的速度幅值和方向,以将流体引入计算域或从计算域中移除。必须遵循符号约定,即指定速度和方向时,对流入使用正速度幅值,对流出使用负速度幅值。
  • 质量流量入口 - 指定质量流率或质量通量(单位面积的质量流率),以将流体引入计算域或从计算域中移除。必须遵循符号约定,即对流入使用正值,对流出使用负值。

模拟流体通过计算域时,考虑以下内容:

  • 对于移动边界,指定的速度值与边界的运动相关。如果计算出的速度导致流体产生相对速度,求解器将调整速度以匹配边界的运动,并发出警告消息。
  • 表面颗粒采样可能会因为颗粒的随机分布而低估采样的边界面积。要获得更精确的边界区域,可将第一个时间步生成的颗粒数乘以平方颗粒基础尺寸以进行计算。
  • 建议避免为入口边界使用曲率复杂的几何,以防模拟不稳定。

要设置边界条件:

  1. 对于壁面边界,选择区域 > [表面区域] > 边界 > [边界]节点,然后将边界条件类型设为壁面。
    1. 要指定想要施加的剪切应力条件,选择[壁面边界] > 物理条件 > 剪应力指定节点,然后将方法设为以下之一:
      • 无滑移壁面 - 采用此方法时,流体粘附在壁面上并以与壁面相同的速度移动。此选项仅对粘性流体有效。
      • 滑移壁面 - 流体不粘附在壁面上。对于流体,不考虑壁面引起的剪切应力。
    2. 如果要禁用颗粒与壁面之间的吸引力,选择[壁面边界] > 物理条件 > 无粘处理选项节点,然后激活启用无粘处理选项。
    3. 如果已选择壁面处理模型,则选择[壁面边界] > 物理值 > 标准壁面函数节点,然后指定 E 和 Kappa 值以设置近壁建模假设。有关更多信息,请参见边界设置。
  2. 对于流入边界,选择区域 > [表面区域] > 边界 > [边界] 节点,然后将边界条件类型设为以下之一:
    边界条件类型 设置
    速度入口

    使用此选项可指定入流速度

    1. 选择[速度入口交界面] > 物理条件 > 参考坐标系指定节点,然后将方法设为以下项之一:
      • 基准坐标系
      • 局部参考坐标系
      • 部件参考坐标系
    2. 选择[速度入口交界面] > 物理条件 > 速度指定节点,然后将方法设为以下项之一:
      方法 设置
      组分 根据指定的参考坐标系,选择[速度入口边界] > 物理值节点,然后指定速度/参考速度矢量值。
      幅值 + 方向

      确保在定义流入条件的速度幅值时指定正值。

      1. 选择[速度入口交界面] > 物理条件 > 流向指定节点,然后将方法设为以下项之一:
        • 边界法向
        • 组分
        • 角
      2. 根据指定的参考坐标系,选择[速度入口边界] > 物理值节点,然后指定速度幅值/相对速度幅值矢量值。
      3. 根据指定的流向,选择[速度入口边界] > 物理值节点,然后指定流向/流角值。
    注为流入条件指定正速度幅值。
    质量流量入口

    使用此选项可指定入口质量流率或质量通量。

    1. 选择[质量流量入口边界] > 物理条件 > 参考坐标系指定节点,然后将方法设为以下项之一:
      • 基准坐标系
      • 局部参考坐标系
      • 部件参考坐标系
      选择[质量流量入口边界] > 物理条件 > 质量流量选项节点,然后将指定选项设为以下选项之一:
      指定选项 设置
      质量流率 根据指定的参考坐标系,选择[质量流量入口边界] > 物理值节点,然后指定质量流率/相对质量流率值。
      质量通量 根据指定的参考坐标系,选择[质量流量入口边界] > 物理值节点,然后指定质量通量/相对质量通量值。
      注为流入条件指定正值。
  3. 对于流出边界,选择区域 > [表面区域] > 边界 > [边界] 节点,然后将边界条件类型设为以下之一:
    边界条件类型 设置
    出口

    使用此选项可指定出口处相对于边界运动的质量流率。

    1. 选择 [出口边界] > 物理值节点,然后指定质量流率值。
    质量流量入口

    使用此选项可指定出口质量流率或质量通量。

    1. 要将质量流量进口边界定义为质量流量或质量通量出口,选择 [质量流量进口边界] > 物理条件 > 流出指定节点,然后激活启用流出。
    2. 选择[质量流量入口边界] > 物理条件 > 参考坐标系指定节点,然后将方法设为以下项之一:
      • 基准坐标系
      • 局部参考坐标系
      • 部件参考坐标系
    3. 选择[质量流量入口边界] > 物理条件 > 质量流量选项节点,然后将指定选项设为以下选项之一:
      指定选项 设置
      质量流率 根据指定的参考坐标系,选择[质量流量入口边界] > 物理值节点,然后指定质量流率/相对质量流率值。
      质量通量 根据指定的参考坐标系,选择[质量流量入口边界] > 物理值节点,然后指定质量通量/相对质量通量值。
    注为流出条件指定负值。
    压力出口

    使用此选项可指定压力出口条件。

    1. 选择 [出口边界] > 物理值节点,然后指定压力值。
    速度入口

    使用此选项可指定流出速度

    1. 要将速度进口边界定义为速度出口,选择 [速度进口边界] > 物理条件 > 流出指定节点,然后激活启用流出。
    2. 选择[速度入口交界面] > 物理条件 > 参考坐标系指定节点,然后将方法设为以下项之一:
      • 基准坐标系
      • 局部参考坐标系
      • 部件参考坐标系
    3. 选择[速度入口交界面] > 物理条件 > 速度指定节点,然后将方法设为以下项之一:
      方法 设置
      组分 根据指定的参考坐标系,选择[速度入口边界] > 物理值节点,然后指定速度/参考速度矢量值。
      幅值 + 方向
      1. 选择[速度入口交界面] > 物理条件 > 流向指定节点,然后将方法设为以下项之一:
        • 边界法向
        • 组分
        • 角
      2. 根据指定的参考坐标系,选择[速度入口边界] > 物理值节点,然后指定速度幅值/相对速度幅值矢量值。
      3. 根据指定的流向,选择[速度入口边界] > 物理值节点,然后指定流向/流角值。
    注为流出条件指定负速度幅值。
    有关更多信息,请参见边界设置。
在 SPH 流体中,流体颗粒只考虑边界正面的边界条件。检查法向以确定边界表示的准确性,并确保入口以所需的边界-法向喷射液体颗粒。请参见边界法线定向。