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在三维问题中也可能会使用圆锥(或圆柱)坐标系来定义系数,具体如下:
定义阻力系数的过程如下:
1. 定义方向矢量。
使用笛卡尔坐标系,简单指定方向1矢量,如果是三维问题,指定方向2矢量。每一个方向都应该是从(0,0)或者(0,0,0)到指定的(X,Y)或(X,Y,Z)矢量。(如果方向不正确请按上面的方法解决)
对于有些问题,多孔介质的主轴和区域的坐标轴不在一条直线上,你不必知道多孔介质先前的方向矢量。在这种情况下,三维中的平面工具或者二维中的线工具可以帮你确定这些方向矢量。
1. 捕捉"Snap"平面工具(或者线工具)到多孔区域的边界。(请遵循使用面工具和线工具中的说明,它在已存在的表面上为工具初始化了位置)。
2. 适当的旋转坐标轴直到它们和多孔介质区域成一条线。
3. 当成一条线之后,在流体面板中点击从平面工具更新或者从线工具更新按钮。FLUENT会自动将方向1矢量指向为工具的红(三维)或绿(二维)箭头所指的方向。
要使用圆锥坐标系(比方说环状、锥状顾虑单元),请遵循下面步骤(这一选项只用于三维问题):
1. 打开圆锥选项
2. 指定圆锥轴矢量和在锥轴上的点。圆锥轴矢量的方向将会是从(0,0,0)到指定的(X,Y,Z)方向的矢量。FLUENT将会使用圆锥轴上的点将阻力转换到笛卡尔坐标系。
3. 设定锥半角(锥轴和锥表面之间的角度,如下图),使用柱坐标系,锥半角为0.
Figure 1:锥半角
对于有些问题,锥形过滤单元的主轴和区域的坐标轴不在一条直线上,你不必知道锥轴先前的方向矢量以及锥轴上的点。在这种情况下,三维中的平面工具或者二维中的线工具可以帮你确定这些方向矢量。一种方法如下:
1. 在点击捕捉到区域按钮之前,你可以在下拉菜单中选择垂直于锥轴矢量的轴过滤单元的边界区域。
2. 点击捕捉到区域按钮,FLUENT会自动将平面工具捕捉到边界。它也会设定锥轴矢量和锥轴上的点(需注意的是你还要自己设定锥半角)。
另一种方法为:
1. 捕捉"Snap"平面工具到多孔区域的边界。(请遵循使用面工具和线工具中的说明,它在已存在的表面上为工具初始化了位置)。
2. 旋转和平移工具坐标轴,直到工具的红箭头指向锥的轴向。工具的起点在轴上。
3. 当轴和工具的起点成一条线时,在流体面板中点击从平面工具更新按钮。FLUENT会自动设定轴向矢量以及在轴上的点(注意:你还是要自己设定锥的半角)。
2. 在粘性阻力中指定每个方向的粘性阻力系数1/a,在内部阻力中指定每一个方向上的内部阻力系数C_2(你可能需要将滚动条向下滚动来查看这些输入)。如果你使用锥指定方法,方向1为锥轴方向,方向2为垂直于锥表面(对于圆柱就是径向)方向,方向3圆周(q)方向。
在三维问题中可能有三种可能的系数,在二维问题中有两种:
在各向同性算例中,所有方向上的阻力系数都是相等的(如海绵)。在各向同性算例中你必须将每个方向上的阻力系数设定为相等。
在三维问题中只有两个方向上的系数相等,第三个方向上的阻力系数和前两个不等,或者在二维问题中两个方向上的系数不等,你必须准确的指定每一个方向上的系数。例如,如果你得多孔区域是由具有小洞的细管组成,细管平行于流动方向,流动会很容易的通过细管,但是流动在其它两个方向上(通过小洞)会很小。如果你有一个平的盘子垂直于流动方向,流动根本就不会穿过它而只在其它两个方向上。
在三维问题中还有一种可能就是三个系数各不相同。例如,如果多孔区域是由不规则间隔的物体(如针脚)组成的平面,那么阻碍物之间的流动在每个方向上都不同。此时你就需要在每个方向上指定不同的系数(请注意指定各向同性系数时,多孔介质的解策略的注解)。 |
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