Profile 边界条件的定义

1.概述

在 Fluent 中，Profile 边界条件主要用于描述流体与固体壁面之间的相互作用。它可以定义流体在边界上的速度、压温度等物理量。Profile 边界条件可以分为内部和外部两种类型，内部 Profile 边界条件主要用于描述固体壁面的热传力、导，外部 Profile 边界条件主要用于描述流体与壁面之间的对流换热。

2.边界条件类型

在 Fluent 中，Profile 边界条件有多种类型，主要包括以下几种:

constant: 常数边界条件，用于定义流体在边界上的速度、压力、温度等物理量为恒定值
pressure: 压力边界条件，用于定义流体在边界上的压力为恒定值或由外部压力源提供。
temperature: 温度边界条件，用于定义流体在边界上的温度为恒定值或由外部热源提供
velocity: 速度边界条件，用于定义流体在边界上的速度为恒定值或由外部速度源提供。
mixture: 混合物边界条件，用于定义流体在边界上的组分浓度为恒定值或由外部混合物流提供

3.边界条件设置

在 Fluent 中设置 Profile 边界条件的基本步骤如下:
在 Geometry 模块中创建模型，包括流体区域和壁面,
在 Boundary Conditions 模块中选择要定义的边界面，并选择相应的边界条件类型输入边界条件参数，如压力、温度、速度等。

瞬态Profile如何编写

标准的Profile文件格式如下

((profilename transient n periodic)
(field name l al a2 a3 … an)
(field name 2 bl b2 b3… bn)
(field name r rl r2 r3…rn)
)

Profile-name为Profile名称，少于64个字符，field-name必须包含一个time变量，并且时间变量必须以升序排列。transient为关键字，瞬态profi1e文件必须包含此关键字。n为每一个变量的数量。periodic标志该profile文件是否为时间序列，1表示时间为周期文件，0表示非周期文件。
例1:

((move transient 3 1)
(time 0 1 2)
(v_x3 5 3)
)

该profile文件所对应的X速度 (vx) 随时间变化的曲线如下图所示

在profile文件中经常使用的变量名称包括time(时间)、u或vx(x方向速度)、v或v_y(y方向速度)、w或v_z(z方向速度)、omega_x(x方向角速度)、omega_y(y方向角速度)、omega_z(z方向角速度)、temperature(温度)等。Profile文件中的数据单位均为国际单位制。
例2:下图所示的Profile文件如下

((moveVelocity transient 50)
(time 0 0.25 0.5 0.75 1)
(v_x 0 0.1 0.2 0.3 0.4)
)

其中，moveVelocity为Profile文件名，transient表示瞬态，
5为表示所取速度及时间变化点数，这里取5个点;
time后所取点的时刻值;x后为所取点的x坐标;
v_x为所取点的x向速度;所取的5个点组成速度与时间的线性关系。

虽然稳态profile文件可以再一定程度上定义网格运动，然而其存在着一些缺陷。最主要的一些缺陷存在于以下一些
方面:

Profi1e无法精确的定义连续的运动。其使用离散的点进行插值。如果获得较为精确的运动定义，势必要定义很多点。
一些情况下无法使用Profile。比如稳态动网格。

Point，line，radial类型的Profile用以下格式

((profilel-name point line radial n)
(field-name al a2… an)
(field-name bl b2…bn)
…
(field-name fl f2…fn)
)

Line profile: 用n个顺序排列的point(xi,yi，vi)来描述的profile，只用于2D问题，point间用0阶插值法插值。

例3:旋转角速度Profile文件的编写

((left 3 point)
(time 0 1 60)
(omega z 30 30 30)
)

left为profile文件的名称，3表示3个时间点，time表示时间，时间有3个点，分别为0s,1s,60s;时间点和速度之间采用线性插值，也就是说，旋转速度在0~60s之间，速度均为30rad/s。