轴对称流

对于在几何与流条件下按中心轴对称的流体流,Simcenter STAR-CCM+ 可以在 2D 求解域中对该流进行建模。

质量和能量的守恒方程分别由 Eqn. (664)Eqn. (666) 给出。动量的守恒方程根据是否涉及旋流来定义:

无旋流动量方程
对于无旋流动量方程,Simcenter STAR-CCM+ 假设圆周速度和圆周梯度为零。
下图显示无旋流轴对称流的示例:


圆柱坐标中动量守恒方程的定义如下:
1. EQUATION_TITLE
tAρvrdA+Aρvvrds =ApIrds+ATrds+A1r[0pτθθ0]rdA+AfbdA+AsudA
(667)

且:

  • A 为面积。
  • A A 的轮廓。
  • I 为单位矩阵。
  • v=(vzvrvθ)T
  • vθ=0 θ( )=0

T 为应力张量,定义为:

T=μ[2vzz-23∇⋅vvzr+vrz0vzr+vrz2vrr-23∇⋅v0002vrr-23∇⋅v]

有旋流动量方程
轴对称旋流模型将打旋或旋转流的预测加入 2D 轴对称流模拟中。如果轴对称流包括来自入口(如风扇交界面或旋转壁面)的旋流,则可以使用该模型。

下图显示具有旋流的轴对称流的示例:



假设流显示圆周速度但没有圆周梯度,则该模型求解圆柱坐标中的动量守恒公式如下:

2. EQUATION_TITLE
tAρvrdA+Aρvvrds =ApIrds+ATrds+A1r[0p+ρvθ2τθθρvrvθ+τθr]rdA+AfbdA+AsudA
(668)

且:

  • vθ0 θ( )=0

应力张量 T 定义为:

T=μ[2vzz-23∇⋅vvzr+vrzvθzvzr+vrz2vrr-23∇⋅vvθr-vθrvθzvθr-vθr2vrr-23∇⋅v]