FLUENT周期性流动与换热算例和几个问题

sky321hit

建模及求解过程描述：一段圆管内水流动换热，管壁温度恒定为常数。进口和出口为流向周期性边界，即进口和出口的速度分布相同，进口和出口有压力差，进出口的无量纲温度分布一致，但是温度分布应该不一样。数值求解的方程包括连续性方程、动量方程（包含一个附加体积力源项）、能量方程和一个用户自定义标量UDS方程。
  一、gambit建模，画一个圆面扫掠出一段圆管，把圆管两端面link在一起画面网格，并将这两个端面一起设置成周期性边界periodic，管壁设置成wall。
  二、fluent中设置默认求解器、工质为水。边界条件设置为：1）boundary condition中设置管壁为wall，给定壁温为常数；2）boundary condition中进口和出口两个面因为在gambit中设置过周期性边界periodic，所以fluent中只能一起设置为periodic，平移性周期边界。3）define->periodic中设置周期性面板的内容，根据help文件的建议，给定质量流量和upstream bulk temperature（上游入口平均温度，建议取水流入口平均温度与管壁温度平均值），压力梯度可以不做设置。flow direction 设置为x=0，y=0，z=1，即流动方向沿z轴正向。
  三、solve->monitor->statistic面板中监视per/pr-grad和per/bulk-temp-ratio，勾上plot，print。
  四、为了加载udf文件，输入solve/set/expert并回车，根据提示和需要，输入yes或no以便保存uds方程需要用的量，如温度梯度等。接着初始化、先迭代计算几步，然后加载udf文件，设置uds标量的边界条件，wall中设置uds为定值，由于periodic面板中没有出现uds的设置选项，未作任何设置。完成设置后继续迭代计算。直到残差降到收敛标准，同时还要确保per/pr-grad和per/bulk-temp-ratio已经水平，其值不再变化。保存计算结果。
  
  问题：1.）计算结果中，进口和出口的statistic temperature和statistic pressure完全相同，这是什么原因？按理说不是应该有压力降和温度差吗？应该只有无量纲温度分布才是相同的。有些帖子指出需要在Report->Reference Value里面定义无量纲温度，但是这只能在后处理中用。我设置之后，进口和出口的statistic temperature和statistic pressure分布仍然是相同的，这是为什么？
       2.）UDS，即用户自定义标量的周期性边界条件怎么设置，进口和出口的周期性面板中没有出现任何选项，是不需要设置吗？还是需要用命令行？
       3）有的帖子说轴对称几何体的对称轴只能是x轴，是这样吗？我用的是z轴，这是导致进出口截面温度和压力分布完全相同的原因吗？

sky321hit

问题补充：
    fluent help文件中，建议在solve/control中先屏蔽掉除动量方程以外的其他所有方程，只求解动量方程，待流动收敛后，屏蔽掉动量方程只求解能量方程和其他方程。但是，我这里的动量方程中，包含一个体积力源项，源项的表达式中既有温度又有用户自定义标量UDS，我要求解的方程组是强耦合的，而求解流向性周期性换热流动问题只能采用分离式求解器。按照help文件的方法是不能求解的，所以我采取了同时求解四个方程的策略。
   以前的fluent版本求解器分为分离式和耦合式，新版本则分为压力基和密度基，如果没记错的话，压力基主要是相当于分离式求解器，但也有耦合求解器选项；密度基主要相当于耦合式求解器，但也有分离式求解器选项。

swimming02

1.你所要求的是进出口压差，所以监测进出口压力差即可。
2.不用设置。
3.轴对称问题是指用2D代替三维计算时需要将对称轴设为x轴。你的问题已经设定了整个三维计算区域，所以和对称轴的设置没有关系。

sky321hit

谢谢斑竹的回答，后面两个问题明白了。但是对于第一个问题，请问如果希望查进出口的真实温度分布该怎么操作？
    计算之前我并没有使用UDS的方式对方程进行无量纲化，但是进出口静温度（statistic temperature）分布却还是一样的，正常情况下加热管内流体时进出口真实温度分布应该不会一样的。
    网上有个FLUENT二维周期流动的视频，是横掠定壁温三角形排列管束的单元模型，进出口周期性边界与主流方向垂直。讲解人指出进出口温度（statistic temperature）分布一致才表明计算正确。可我觉得这个不符合物理事实，因为这样的话流体永远不可能被加热到与管壁相同的温度，除非 statistic temperature是指无量纲温度。