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关于流场的平均

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发表于 2010-10-31 00:46:58 | 显示全部楼层 |阅读模式

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xrs333提出了后处理的问题,又有不少人在问各种平均的含义。即使流场是定常的,由于中间及出口流动不会是均匀的,如何平均某个截面的流场,似乎有点不可捉摸。
一般常用的有面积平均,流量平均等。到底应该用哪个呢?

一般工程上常用的有:压力用面积平均,轴向速度用面积平均,而总压,温度等用流量平均。为什么怎么做?

完全回答这些问题,我还没有那个能力。有一点我们应该知道的是,其实没有说那个平均是正确的说法。因为从非均匀,非定常,到定常,均匀流动,中间总会有一部分信息的丢失。也就是说,平均是对实际流动的一种近似。

从实际使用上来说,使用者需要确定的是那些物理量是必须保持的。如质量守恒要不要?动量守恒是不是必须的?那么能量呢?还有总的熵是不是也需要保持不变呢?实际情况是,不可能所有的物理量都守恒。这就有个选取的问题。如何处理还要根据具体情况来定。

附上的是一篇关于流动平均的论文。希望对大家有用。

[ 本帖最后由 通流 于 2010-10-31 08:58 编辑 ]

ASME_JT_V128pp120.pdf

155 KB, 下载次数: 944

发表于 2010-10-31 13:14:08 | 显示全部楼层
粗看了一遍通流兄提供的文献,文中的主要思想就是说不同的情况要用不同的平均方式。用我们平时常说的就是首先要抓住主要机理,然后再决定平均方式。具体采用何种平均方式要看具体应用。楼上说的压力用面积平均,轴向速度用面积平均,其中的含义就是压力和速度用面积做加权平均,这点符合流场特征,即在一个网格面上假设压力相差不多,所以可以在面积上积分后再做平均。总压、温度等与能量有关,而且都是内禀量,所以用流量平均比较合适。
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发表于 2010-10-31 08:06:54 | 显示全部楼层
先占个沙发慢慢看,然后再发言。
发表于 2010-10-31 08:53:18 | 显示全部楼层
搬个板凳来看看
发表于 2010-10-31 10:34:30 | 显示全部楼层
只能坐地板上看看了
发表于 2010-10-31 12:38:41 | 显示全部楼层
高手说一下吧   呵呵   为什么压力用面积平均,轴向速度用面积平均,而总压,温度等用流量平均。   周华站长   try?
 楼主| 发表于 2010-10-31 19:18:47 | 显示全部楼层
其实,那篇文章也是没有多少学术性的东西。Cumpsty和Horlock都早已经过过了搞研究的年龄,也都已经退休。这个Horlock应该有80多了吧。
发表于 2010-10-31 20:12:24 | 显示全部楼层
原帖由 foreverchenpeng 于 2010-10-31 12:38 发表
为什么压力用面积平均,轴向速度用面积平均,而总压,温度等用流量平均。


也许是因为:压力x面积=力,速度x面积=体积流量,温度x流量x比热=焓
呵呵
 楼主| 发表于 2010-10-31 21:05:27 | 显示全部楼层
为什么体积流量重要呢?

按我的理解,核心还是那些物理上的量要守恒。
平均静压在物理上没什么特别的重要性。可能就是跟实验对比时有用。还有,像压缩机等是用出口静压作为性能指标的。
体积流量对于不可压缩流动,就是质量流量。维持质量守恒,就可以用出口处的垂直于出口面的速度的面积平均。
同样对于不可压流动,流量平均的温度就相当于保证了热能的守恒。总压的流量平均则同时保证了机械能守恒。

这里有点问题。如果你混着用面积平均的压力,面积平均的速度,流量平均的温度和压力。你会发现总压,静压与速度,不能满足伯努利方程。所以,混用那些不明白的平均量,是会出现物理概念上的错误的。特别是你要计算损失时,这些平均值的用法是要特别的当心。否则就会出现,garbage in garbage out 的情况。
发表于 2010-10-31 21:35:44 | 显示全部楼层
很有道理,就是因为要能量守恒!
发表于 2010-11-1 11:01:58 | 显示全部楼层
说实在的,在入口出口处取单一数值总是会带来较大误差,最好的办法还是把试验得到的数据贴到入口和出口处,这样最接近实际。
 楼主| 发表于 2010-11-1 18:39:16 | 显示全部楼层
流场平均主要是处理CFD的结果用的。
如何设进出口条件,也是很重要的。特别是在没有试验结果的情况下,那是一个很困难的问题。
发表于 2010-11-2 09:26:27 | 显示全部楼层
没有试验条件的话所有条件都要靠理论分析和经验来判断,这确实是比较难的,特别是发动机这么复杂的机械更难。那篇文章主要讨论的是在局部边界采用一维简化这种情况,而实际上在商用软件中边界条件中可以贴上一个分布函数,这样其实把问题转化为二维简化的问题,总的来看要比一维简化准确一些。在后处理过程中我觉得倒不是最重要的问题,因为流场如果算的好,只是流场显示有问题的话,那完全可以尝试用不同方法把需要抓住的物理信息找出来。当然,二维边界分布函数的设定也需要分析和经验,完全没有试验基础的东西简化起来就只能靠理论分析了,当然是更吃功夫的。
 楼主| 发表于 2010-11-2 09:49:15 | 显示全部楼层

回复 13# 周华 的帖子

在后处理过程中我觉得倒不是最重要的问题,
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当我们说起损失时,如何平均就变得很重要了。如果只考虑流动中的熵增,那样得出的效率就是用availability average。那样的平均用的人很少。常用的损失是通过掺混平均得到的。这里面损失有两部分。一部分是流体的熵增。还有一部分是由于流体在出口处的不均匀性。这部分损失在出口处还没有产生。但也很难被利用。所以,下游的掺混几乎是不可避免的。掺混平均就是把出口流场的不均匀将会产生的熵增一同计算入内了。

按我的理解,后处理花的时间,比计算本身只多不少。
发表于 2010-11-2 19:04:04 | 显示全部楼层
我说的是“最”重要的不是后处理,当然后处理也很重要。说到底,后处理就是从海量数据中挖掘有用信息的过程,但是数据本身是否真实正确显然更重要。
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