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1.2.1 连续方程
质量守恒是指在一个流体系统(或控制体)中流体的质量在运动过程中保持不变。例如,在常规的内流场CFD仿真中,入口流入的流体质量应等于出口流出的流体质量。
根据质量守恒,设在流体空间中取一个控制体(微平行六面体),考虑流体运动时,流体将流入和流出该控制体,并使控制体中的流体质量不产生变化,由此可以建立连续方程
式中,ρ是流体密度;u、v、w是流体速度沿x、y、z方向的速度分量。
连续方程的物理意义是,不可压缩流体在单位时间内,流入和流出单位体积空间的流体体积之差等于零。所以在商业CFD软件中,通常无法或无必要在入口和出口同时施加质量流量的边界条件,因为流体流入质量和流出质量本应相等。
注意:流体系统中入口质量流量与出口质量流量必然相等,但是体积流量不一定相等。例如,系统中如果出现了流体压缩的情况,则入口体积流量可能不等于出口体积流量,但入口质量流量等于出口质量流量。在设置某些CFD模型的边界条件时应引起注意。