fluent入口边界条件中各种压力详解

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Fluent中五花八门的压力

压力是CFD计算的基本变量（其它的基本变量包括：速度、温度、组分、密度），因此深刻的了解压力这个变量非常重要。在FLUENT中，压力有很多种：表压（gauge pressure）、静压（static pressure）、动压（dynamic pressure）、总压（total pressure）、绝对压力（absolute pressure）。我们逐一来看。

表压指的是压力表测压值。根据目前压力表的工作原理很容易知道表压是一种相对压力，为真实压力与大气压间的差值。大气压101325Pa，若表压值为零，则意味着此处真实压力为101325Pa。

静压就是我们寻常意义上的压力，可以用压力表测量获得。其值是一个绝对压力值，但是在软件中表现为一个相对于操作压力的相对值。在fluent中静压的英文名称为static pressure，在cfx中，pressure就是指的静压。

动压是与速度有关的。其值为密度与速度平方的乘积的一半。因此很容易得知：在不可压流动中，速度越大的位置，则动压越大。

总压是静压与动压的和。在FLUENT的压力入口中常要求用户输入总压值，其实这里是同时考虑了压力与速度的。因此在压力入口位置仅仅只是输入压力表读数是不对的，因当考虑速度的。当然若此处速度为0的话，总压值与静压值相等。

绝对压力是真实压力。其值等于上述压力值与参考压力值的和。之所以出现绝对压力，主要是从数值上考虑。比如说，若计算域内各位置的压力值都很大，而在整个计算过程中压力变化很小的话，则在计算过程中容易出现压力变化值被湮没的情况。此时需要将参考压力设置为一个较大的值，以使各相对压力值与压力变化值在一个数量级内，这样能够提高数值精度。记住：CFD软件计算的压力值都是相对值。若想得到绝对压力值，可设置参考压力值为0。FLUENT默认参考压力值为一个大气压101325Pa。

FLUENT中关于压力的两个重要概念是：伯努利方程与等熵条件。一个用于不可压缩一个用于可压缩中。

不可压缩流动中，计算域内总压是守恒的。通常入口设置总压值和静压值。该处的静压值用于初始化。压力出口需要设置静压值。不可压流动中入口可以设置速度值，此时出口可以设置自由出流。压力边界与自由出流边界容易导致收敛问题，有时还会导致非物理解。
可压缩流动中，入口可以设置压力也可以设置流量。若为压力入口，则需要设置静压值，此时若出口为静压出口时，则压力出口失效，出口的压力是通过内部迭代计算得到。可压缩流动中，若入口为流量边界，则计算域内总压不守恒，流量守恒。求解器通过调整总压值以满足流量要求。此时收敛会很难。因此，若流量与压力均已知的情况下，优先使用压力入口。
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压力入口条件确定边界流动参数的方式是这样的：
1 不可压缩流动
  (1)总压和总温是给定的；
  (2)静压由计算域内部单元值外插得到；
  (3)静温等于总温；
  (4)入口面处的密度为常数，或者是温度和/或组分质量分数的函数；
  (5)Bernoulli方程将总压、静压与速度联系起来，由此方程可计算得到速度大小，再由给定的流动方向矢量可以计算出速度分量。对于轴对称旋转流动，速度应包括旋转速度分量。

2 可压缩流动
  (1)总压和总温是给定的；
  (2)如果入口为亚音速流动，静压由计算域中紧邻边界的内部流体单元值外插得到；如果入口处的流动为超音速的，静压必须是给定的；
  (3)理想气体等熵关系式将压力入口边界处的总压与静压、总温与静温以及速度（马赫数）联系起来，可以计算入口面处的速度大小，进一步利用给定的流动方向矢量可求得入口处速度分量；
  (4)密度由理想气体状态方程确定

解释:
Supersonic/Initial Gauge Pressure，它应该这么读：Supersonic Gauge Pressure or Initial Gauge Pressure。如入口处流动是超音速的，则该项为前者，如楼上2(2)条所述，就是静压。如果入口处流动不是超音速的，则该项为后者，它的用处就是计算迭代初值时用（且可用可不用），别无它用。
至于驻点压力，指的是流体从无穷远处等熵滞止于相对于流场运动的钝体前驻点处时的压力，也就是（相对）总压。
驻点压力是指总压，总压等于动压加上静压。即里面的total pressure。这里的gauge pressure是指静压.而且total pressure和gauge pressure都是是相对于“operating condition”栏里设置的压强的差值。

转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_8fb07ba50102uywv.html