圧力流入あるいは流出の境界条件を設定できます。
圧力境界条件の使用
多くの場合、流量を指定する境界条件のもう一方の境界条件として設定するか、異なる圧力境界条件と組み合わせて利用します。
流れの状態が既知の場合
流量が既知な場合は、流入・流出の境界条件で以下のように Velocity inlet / outlet と Pressure inlet / outlet を組み合わせて設定します。
圧力の状態が既知の場合
圧力が既知の場合は、以下のように流入・流出の境界条件で Pressure inlet & outlet を組み合わせて設定します。
Pressure inlet & outlet
Pressure inlet
流入口に対して、既知の圧力の値を指定します。流量が未知の場合・ Velocity outlet が流出境界に指定されている場合に使用します。
Compressible 解析タイプあるいは機能を有効にしている場合は、温度も指定する必要があります。
乱流に関する値は Initial condition と合うように設定されますので、入力する必要はありません。
Pressure outlet
流出口の圧力を設定します。流入境界で Velocity inlet を指定している場合・より高い圧力値で Pressure inlet を指定している場合に使用します。
関連する流れに関する未知の値(例:圧縮性流れの場合の温度、乱流に関する値)は値の勾配がゼロとなるように領域の内部から計算されます。
設定の種類
流れの速度は以下の方法で指定できます。なお、解析タイプごとに利用できる設定方法は異なります。 Pressure type で変更できます。
- Total pressure (全圧)
- inlet のみ
- Fixed (固定値)
- inlet と outlet
- Mean (平均値)
- outlet のみ
以下では、それぞれの設定方法について説明します。
Total pressure
速度ベクトル U と密度ρで定義される以下の全圧pを指定します。
条件によっては、遷音速と超音速で使用されるγを設定する必要があるかもしれません。
圧力 p は指定された全圧 p0 を用いて計算されます。速度 U と静圧 p は安定した状態に収束するように調整されます。
さらに、テーブルあるいは関数で、空間・時間で変動する値として定義することもできます。
図1: Total pressure の設定パネル
Total pressure で流入境界条件を設定した場合、流出境界条件は Pressure outlet の使用が一般的に推奨されます。
Fixed value
指定した境界面における圧力値を指定します。テーブル形式・関数機能で指定することも可能です。
Mean value
流出境界 (outlet) でのみ使用できます。境界面全体の平均値が指定した圧力値となるように計算されます。流出口における流れのプロファイルが不明な場合に利用できます。 Fixed value と異なり、指定した面全体で均一な値にはなりません。
Modified pressure
以下の、浮力の影響を考慮する解析タイプにおいては、 Pressure ではなく Modified pressure を使用します。 Non-hydrostatic pressure とも呼ばれます。
- Convective heat transfer
- Conjugate heat transfer v2.0
- Conjugate heat transfer (IBM)
- Multiphase
Modified static pressure と 静圧は以下の関係にあります。
ここで、ρは密度、gは重力、hは水頭です。したがって、ρghは静水圧を表します。