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Roughness Heightfluent壁面粗糙度设置


Fluent 关于壁面设置中的 Roughness Height 与 Roughness Constant

Ks Cs

Setting the Roughness Parameters
The roughness parameters are in the Momentum tab of the Wall Dialog Box

(see Figure 6.34: The Wall

Dialog Box for Marangoni Stress), which is opened from the Boundary Conditions Task Page (as described
in Setting Cell Zone and Boundary Conditions). To model the wall roughness effects, you must specify two roughness parameters: the Roughness Height, , and the Roughness Constant, . The default roughness height ( ) is zero, which .

corresponds to smooth walls. For the roughness to take effect, you must specify a non-zero value for For a uniform sand-grain roughness, the height of the sand-grain can simply be taken for non-uniform sand-grain, however, the mean diameter ( . For a

) would be a more meaningful roughness .

height. For other types of roughness, an “equivalent” sand-grain roughness height could be used for

The above approaches are only relevant if the height is considered constant per surface. However, if the roughness constant or roughness height is not constant, then you can specify a profile (see Profiles). Similarly, user-defined functions may be used to define a wall roughness height that is not constant. For details on the format of user-defined functions, refer to the UDF Manual.

Choosing a proper roughness constant ( default roughness constant (

) is dictated mainly by the type of the given roughness. The turbulence

) was determined so that, when used with

models, it reproduces Nikuradse’s resistance data for pipes roughened with tightly-packed, uniform sand-grain roughness. You may need to adjust the roughness constant when the roughness you want to

model departs much from uniform sand-grain. For instance, there is some experimental evidence that, for non-uniform sand-grains, ribs, and wire-mesh roughness, a higher value ( appropriate. Unfortunately, a clear guideline for choosing available. ) is more

for arbitrary types of roughness is not

Note: The rough wall formulation using the shift introduced in Equation 6–93 eliminates all restrictions with respect to mesh resolution near the wall and can therefore be run on arbitrary fine meshes.

两个参数的含义是: roughness height 粗糙度厚度 Ks,也就是通常说的粗糙度,如果 Ks=0,则认为是光滑的。 如要考虑粗糙度,对于均匀砂粒状表面,可简单任务 Ks 为砂粒高度;对不均匀表面,可用 砂粒平均直径。 空气动力学概念粗糙度即粗糙高度或粗糙参数, 是地表的一种空气动力学参 数。可表示地表(包括陆面、植被和水面)的粗糙程度,具有长度的量纲。在数值上被定义 为贴近地面平均风速为零处的高度, 但在物理上这一高度并不真正存在。 近地层对数分布风 速廓线满足此边界条件。粗糙度一般与气流无关,而只决定于地表粗糙单元的几何形状、大 小和排列等。对于水面和具有弹性的植被,粗糙度还与风速有关。作为十分粗略的近似,蒙 蒂思(J. L. Monteith)总结了经验关系:粗糙度与粗糙单元平均高度 h(如植被平均高度) 的比值为 0.13。但实际上比值是表面特征参数的复杂函数,如莱托(H. Lettau)提出的关系 为=0.5Lh/,式中 L 为粗糙单元迎风面上的平均截距,D 为粗糙单元的平均间距。这类公式 都带有局限性和经验性。 粗糙度可利用中性大气条件下实测的风速廓线推算。 典型的粗糙度 高度如下: 拖拉管 0.0015 mm 钢 0.046 mm 水泥 0.3-3 mm roughness constant 粗糙度常数 Cs:一般为 0.5,对于均匀砂粒表面,不用调整此值;对 非均匀砂粒表面,如带有筋板或网眼的表面,一般 Cs 为 0.5~1。 来自论坛 我做的清水离心泵 CFD 模拟计算,请教一下大家: Wall Boundaries 对话框中,有两个 Roughness 参数, 分别是 Roughness Height 和 Roughness Constant, 这两个参数需要设置吗,该如何设置? 我模拟的扬程和效率跟试验值总有差距, 怀疑是泵壁铸造精度差, 过于粗糙, 因此想在 CFD 计算中反映这种粗糙度。 谢谢! ! --------------------下来仔细看了一下 help 文件,了解了这两个参数的含义。 经过几次运算和对比,发现 fluent 输出结果对这两个参数十分敏感。 应该取什么数值,还要进一步研究。欢迎大家探讨啊!

两个参数的含义是:roughness height 粗糙度厚度 Ks,也就是通常说的粗糙度,如果 Ks=0, 则认 为是光滑的。 -----------------------roughness constant 粗糙度常数 Cs:一般为 0.5,对于均匀砂粒表面,不用调整此值;对非均 匀砂粒表面,如带有筋板或网眼的表面,一般 Cs 为 0.5~1。 ---------------我曾经对考虑壁面粗糙度和不考虑的情况分别进行过计算,采用相同的结构和网格.发现对扬 程和效率的影响很细微,可以忽略. --------------------关于模拟值与试验值差别较大的问题.一般计算出来的扬程要高出试验值不多,而效率值则高 不少. 这是由于在模拟时进行了很多简化:比如前后泄漏的容积效率损失(如果是小流量情况,这块 的比重是很大的),前后盖板的摩擦损失,轴承和密封的机械损失. 可以根据试验结果用一些系数对模拟值进行修正. CFD 结果只能作为参考,作为趋势分析是可以的.不可能完全代替试验 --------我的那个怎么对这两个数不敏感啊。我的模型是直径比较大的湍流模型,是不是在大的模 型中摩擦可以忽略???


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