无粘流动分析忽略了粘性对流动的影响,适用于高雷诺数应用场景,其中惯性力往往主导粘性力。一个适合进行无粘流计算的例子是对某些高速抛射体的空气动力学分析。在这种情形下,物体上的压力作用力将主导粘性作用力。因此,无粘分析能快速估算作用在物体上的主要作用力。在调整物体形状以最大化升力和最小化阻力后,可以进行粘性分析,以考虑流体粘性和湍流粘度对升力和阻力的影响。

另一个常规使用无粘流动分析的领域是为涉及复杂流动物理和/或复杂流动几何的问题提供良好的初始解。在这种情况下,虽然粘性力很重要,但在计算初期会忽略动量方程中的粘性项。一旦计算开始且残差下降后,可以通过启用层流或湍流来开启粘性项并继续求解直至收敛。对于一些非常复杂的流动问题来说这可能是启动计算的唯一方法了.

要了解更多关于如何在Fluent中设置无粘流的详细信息,可参阅用户指南中的"Inviscid Flows".

1.7.1 欧拉方程

对于无粘流动,Fluent求解是欧拉方程。质量守恒方程与层流相同,但由于没有分子扩散,因此动量和能量守恒方程得以简化。

在本节中,介绍了惯性(非旋转)参考系中无粘流体的守恒方程。适用于非惯性参考系的方程在“具有运动参考系的流动”(第19页)中进行描述。与组分属于和其他模型相关的守恒方程将在介绍这些模型的章节中进行讨论。

1.7.1.1 质量守恒方程

质量守恒或连续性方程可以写成如下形式:

方程1.33是质量守恒方程的一般形式,适用于不可压缩流以及可压缩流的情形。源项 是从分散的次相(如由于液滴蒸发产生的蒸汽)添加到连续相中的质量以及任何用户定义的源项。

对于二维轴对称几何模型,连续性方程由以下给出:

其中, 为轴向坐标, 为径向坐标, 为轴向速度,而 为径向速度。

1.7.1.2 动量守恒方程

动量守恒方程描述为:

其中, 为静压, 分别代表重力体积力和外部体积力(例如,由分散相相互作用产生的力)。 还包含其他模型依赖的源项,如多孔介质和用户定义的源项。

对于二维轴对称几何形状,轴向和径向动量守恒方程如下给出:

且有

其中

1.7.1.3 能量守恒方程

能量守恒定律描述为: