设置自由流边界

对于外部可压缩流，自由流边界可用于对远场边界处的自由流条件建模。对于大气流动，可让 Simcenter STAR-CCM+ 根据指定高度计算自由流压力和温度。

对于大气流动，默认情况下，Simcenter STAR-CCM+ 使用“1976 美国标准大气”模型计算指定高度的压力和温度。或者，也可以使用表定义大气。大气表必须为高度提供一列，并再提供两列，分别用于该高度的压力和温度。

有关详细信息，请参见理论指南 — 自由流。

要设置自由流边界：
  1. 选择区域 > [区域] > 边界 > [边界] 节点，然后将类型设为自由流。
  2. 选择物理条件 > 流向指定节点，然后使用以下某种方法设置流体进入或离开边界的流向：
    • 边界 - 法向 — 这是默认设置。流向垂直于每个边界面。
    • 分量 — 设置此选项可使用物理值 > 流向节点将流向指定为单独的角度分量。

      此方法尤其适用于指定来自轴对称旋流模拟入口的旋流。在轴对称空间中，所有三个速度分量只是轴向和径向坐标 z 和 r 的函数。使用此方法，可以通过指定旋转流入的相应 z 和 r 分量来定义来自入口的旋流。

    • 角度 — 设置此选项可使用物理值 > 液流角节点直接设置流向角。
  3. 选择物理条件 > 自由流选项节点，并根据可用流数据，执行以下某项操作：
    可用流数据步骤
    马赫数、压力和温度
    1. 将自由流选项设为马赫数 + 压力 + 温度。
    2. 展开物理值节点，然后设置以下值：
      • 马赫数
      • 压力 — 用于设置远场工作压力。
      • 静态温度 — 用于设置远场静态温度。
    马赫数和高度
    1. 将自由流选项设为马赫数 + 高度。
    2. 展开物理值节点，然后设置以下值：
      • 马赫数
      • 高度 — 用于设置希望 Simcenter STAR-CCM+ 从大气中提取自由流压力和温度的高度。
    高度、长度尺度、雷诺数
    1. 将自由流选项设为高度 + 长度尺度 + 雷诺数。
    2. 展开物理值节点，然后设置以下值：
      • 高度 — 如同马赫数 + 高度。
      • 马赫数 — 用于将长度尺度设为流问题的特征长度，并将雷诺数设为惯性与粘性力之比。
  4. 如果希望 Simcenter STAR-CCM+ 从自己的大气表中提取自由流压力和温度：
    1. 在工具 > 表下导入大气表。
    2. 选择 [边界] > 物理条件 > 大气类型选项节点，然后将选项设为用户表。
    3. 选择 [边界] > 物理值 > 大气表节点，然后设置以下值：
      • 表 — 用于选择导入的大气表。
      • 表：高度、表：P、表：T — 分别用于设置表的高度、压力和温度列。
      • 单位：高度、单位：P、单位：T — 分别用于设置高度、压力和温度的单位。
  5. 如果在步骤 3 中使用马赫数 + 高度或高度 + 长度尺度 + 雷诺数选项，则确保设置的压力、静态温度和速度的初始值与自由流值一致。可以显示 Simcenter STAR-CCM+ 在内部计算的自由流值，并按如下所示将这些值设为初始值：
    1. 右键单击[边界] > 物理条件 > 自由流选项节点，然后选择显示平均压力、速度、温度值。
    2. 可以将这些值从输出窗口复制并粘贴到每个初始条件的属性。
有关详细信息，请参见流体边界参考 — 自由流。