动量方程为什么要忽略重力项?



  • 鄙人编写了求解流体流动的算法,在不加重力源项时,算法收敛;当考虑重力源项后算法发散,发现引入重力源项后,导致离散速度为负(正确解应该为正),进而导致方程离散系数为负。查阅相关质料,大都忽略重力源项,哪位大神给解释下为什么忽略重力源项,如果不忽略,怎样恰当的处理?FLUENT中是可以考虑重力源项的。


  • 网格教授 OpenFOAM教授 管理员

    大都忽略重力源项,哪位大神给解释下为什么忽略重力源项

    重力对流体的作用就是引起水动力学压力,如果是密闭的流体,其不会引起流动变化。因此可以忽略重力项,这样压力边界条件也可以好给出。

    1. 一般考虑重力的主要是重力为一种重要的体积力,如密度不均引起的浮力,其中密度不均进一步由温度导致。

    2. 还有一种情况要考虑重力是模拟流体的自由落体。

    3. 其他情况可能跟具体的应用有关,如旋转系、海洋热风那种普遍都添加重力。

    如果不忽略,怎样恰当的处理?

    如果考虑重力,通常求解的压力不是先前的压力p,而是压力p减去水力学压力$\rho g h$。从算法层面理解,重力引致下落,压力对这种效果抵消,采用这种压力计算的时候,可以省去这种来回下落-抵消的求解过程。求解出$p-\rho gh$之后,真实的压力即为$p-\rho gh+\rho gh$