Fluent静压出口边界产生回流(reversed flow)问题
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计算模型可以概化为有压管道连接明渠段,简图如下所示。
有压管段取100m,直径2.0m;明渠段长200m,底坡为0,水位维持2.5m。
计算采用标准k-e紊流模型,自由液面采用VOF算法,求解采用PISO(其他参数需要再补充,为简化计算也没有划分边界层,因为我觉得问题不在这方面…),主要模拟水库内某区域的水流特性(主要是流速)。上游管道给定速度进口边界(根据来流量确定),拟为2m/s,下游水库水位基本保持2.5m水位不变。为维持水位,出口采用静水压力边界,压强随水深线性变化。
在实际模拟过程中,每次迭代均会提示在压力出口处出现reversed flow,虽然不影响计算收敛,但是担心是否影响计算结果。为找到边界回流的原因,提取断面流速,发现出口边界水流向内部流动,与来流交汇,形成了很奇怪的流态。
针对这个问题做了一些尝试,如改变参数、算法,但是只要应用UDF静水压强边界,都会产生回流,因此初步判断是静水压强边界的问题。CFD上也有不少关于reversed flow的帖子,但似乎都不涉及静水压强,并且给出的建议多是延长出口位置、或者现实情况确实存在回流等,也有一个提到了“Setting pressure slightly -negative ( relative to outlet) in the operating conditions.”,还没有进行尝试。
这种回流现象肯定是不合理的,并且也不认为延长距离就可以解决。经过多次尝试,发现计算结果会受到边界参数中backflow影响,也怀疑与压强设置相关,但不管怎么调整,结果都不理想。
由于所做的工作偏工程试验,对计算流体力学了解有限,还请各位给一些建议。最主要的是,如何在Fluent中实现固定水位下进流或者出流呢?