第 9 章：指定边界条件

在前面的章节中，我们讨论了在设计分析中指定、创建和管理材料。在本章中，我们着重探讨设计如何与其周围环境互动。通过向开口或其他特定位置指定流速、压强和温度之类的边界条件，我们可以有效地“连接”设计与现实世界。此外，我们还可通过边界条件指定内部热负荷，例如在电子设备热管理中常见的散热。

边界条件可以定义模拟模型的输入。有些条件，例如速度和体积流速，定义流体如何进入或离开模型。其他条件，例如换热系数和热流量，定义模型与周围环境的能量交换。

边界条件可以将模拟模型与其周围对象联系起来。如果没有边界条件，将无法定义模拟，且在大多数情况下，模拟无法继续。大多数边界条件可以定义为稳态或瞬态。稳态边界条件将保留在整个模拟过程中。瞬态边界条件随时间而变，通常用于模拟事件或周期性现象。

注意：流体和热量在指定的位置进出模型。没有边界条件的外部面被当作绝热壁面（没有流动，也没有传热）。

使用边界条件

首先从“设置”（选项卡）>“设置任务”（面板）(A) 或设计分析栏 (B) 启用“边界条件”任务：

任务选择

近距离操作模型

或者，在模型实体或设计分析栏上的分支上单击鼠标右键，然后单击“编辑...”。

远距离操作模型

另一种工作流程是先创建边界条件，然后将其应用到模型。

拖曳边界条件

注意：要指定当前已指定给其他对象的设置，将其从设计分析栏拖到模型实体上。

从特定实体删除边界条件的步骤（几种方法）：

在实体上单击鼠标左键，然后单击上下文工具栏中的“删除”图标。（这将按照应用时的顺序删除条件。）
展开设计分析栏中的“边界条件”分支，在指定的条件上单击鼠标右键，然后单击“删除”。
选择实体，然后单击“边界条件”上下文面板中的“编辑”。在快速编辑对话框中，将“类型”设置为要删除的条件所属的类型，然后单击“删除”。

从多个实体删除单个边界条件的步骤：

删除所有边界条件的步骤：

流量边界条件可解答以下问题：

流量可由若干方式推动：

流量边界条件应用于外部面，通常包括：

最常用的流量边界条件...

速度	速度通常用作入口边界条件。指定为垂直于所选的面或沿直角坐标系分量。如果方向定义为向模型外部，速度可应用于出口。若要为速度条件定义充分发展的流动曲线，请选中“充分发展”。
体积流量	应用于平面入口（有时也应用于出口）。这在密度恒定时最为有用。若要为体积流量条件定义充分发展的流动曲线，请选中“充分发展”。
质量流量	主要应用于入口（仅平面）。如果流动方向为向模型外部，质量流速可应用于出口。
压力	压强边界条件通常用作出口条件。推荐（最方便的）出口条件是静态表压值为 0。在出口无需应用其他条件。如果设备中的压降已知，指定入口处的压降（静态表压），并将出口处的静态表压值指定为 0。
滑移/对称	滑移条件使流体沿壁面流动，而不会像壁面上经常出现的那样，停止在壁面上。但是，可以防止流体穿过壁面。滑移壁面对定义对称平面非常有用。对称面不必与坐标轴平行。

Autodesk® CFD 中还提供了更多的流量边界条件。上面列出的条件是最常用的条件。单击此处以查看 Autodesk® CFD 中所有流量边界条件的描述...

热量来源包括已知温度、热负荷（例如电子芯片）、辐射或电阻。热边界条件解答以下问题：

注意：必须在模型中指定温度，Autodesk® CFD 才能进行传热求解。指定的可以是温度，也可以是换热系数边界条件。

最常用的传热边界条件...

温度	运行传热分析时，应在所有入口指定温度边界条件。在大部分传热分析中，建议使用静态温度条件。在可压缩传热分析中，建议使用总温度。
总热流量	总热通量是将热量直接传到应用面的面条件。直接应用总热通量条件。（不要划分面区域。）这非常有用，即使应用面的面积变化，也无需再重新计算这些值。总热通量只能应用于外部壁面。
换热系数	也称为对流条件，经常用于模拟制冷效果。为外部面指定换热系数，以模拟设备外部环境的效应。只能应用于外部面。
辐射	“辐射”边界条件模拟所选面和模型外的源之间的辐射传热。它相当于特定源温度和面条件的热负荷体对曝露面的“辐射换热系数”。
总热量	“总产热量”条件是未按部件体划分的热负荷。这是大部分热负荷应用的推荐条件，因为即使部件体变化，此值也无需调整。

Autodesk® CFD 中还提供了更多的传热边界条件。上面列出的条件是最常用的条件。单击此处以查看 Autodesk® CFD 中所有传热边界条件的描述...