Les condicions de contorn en dinàmica de fluids són el conjunt de restriccions als problemes de valor de contorn en dinàmica de fluids computacional . Aquestes condicions de contorn inclouen condicions de contorn d'entrada, condicions de contorn de sortida, condicions de contorn de paret, condicions de contorn de pressió constant, condicions de contorn axisimètriques, condicions de contorn simètriques i condicions de contorn periòdiques o cícliques.
Els problemes transitoris requereixen una cosa més, és a dir, condicions inicials on els valors inicials de les variables de flux s'especifiquen als nodes del domini de flux. En CFD s'utilitzen diversos tipus de condicions de contorn per a diferents condicions i propòsits, que es discuteixen a continuació.
Condicions de contorn d'entrada miniatura|200x200px|Mostrant la velocitat del flux d'entrada en una canonada En les condicions de contorn d'entrada, cal especificar la distribució de totes les variables de flux als límits d'entrada, principalment la velocitat del flux. Aquest tipus de condicions de contorn són comunes i s'especifiquen principalment quan es coneix la velocitat del flux d'entrada.
Condició de contorn de sortida miniatura|200x200px|Mostrant la velocitat del flux de sortida en una canonada En les condicions de contorn de sortida, cal especificar la distribució de totes les variables de flux, principalment la velocitat del flux. Això es pot considerar com una conjunció amb la condició de contorn d'entrada. Aquest tipus de condicions de contorn és comú i s'especifica principalment quan es coneix la velocitat de sortida. El flux assoleix un estat completament desenvolupat on no es produeix cap canvi en la direcció del flux quan la sortida es selecciona lluny de les pertorbacions geomètriques. En aquesta regió, es podria esbossar una sortida i el gradient de totes les variables es podria equiparar a zero en la direcció del flux excepte la pressió.
Condició de límit sense lliscament miniatura|200x200px|Mostrant la condició del límit de la paret El límit més comú que es troba en els problemes de flux de fluids confinats és la paret del conducte. El requisit apropiat s'anomena condició de límit sense lliscament, en què el component normal de la velocitat es fixa a zero i el component tangencial s'estableix igual a la velocitat de la paret. Pot anar en contra de la intuïció, però la condició sense lliscament s'ha establert fermament tant en l'experiment com en la teoria, tot i que només després de dècades de controvèrsia i debat.
La transferència de calor a través de la paret es pot especificar o, si les parets es consideren adiabàtiques, la transferència de calor a través de la paret s'estableix a zero.
Condicions de contorn de pressió constant miniatura|200x200px|Mostrant la condició de contorn de pressió constant Aquest tipus de condició de contorn s'utilitza quan es coneixen els valors de contorn de la pressió i es desconeixen els detalls exactes de la distribució del flux. Això inclou principalment les condicions d'entrada i sortida de la pressió. Exemples típics que utilitzen aquesta condició de contorn inclouen fluxos impulsats per flotabilitat, fluxos interns amb múltiples sortides, fluxos de superfície lliure i fluxos externs al voltant d'objectes. Un exemple és la sortida del flux a l'atmosfera on la pressió és atmosfèrica.
Condicions de contorn axisimètriques miniatura|200x200px|Mostrant la condició de contorn axisimètrica En aquesta condició de contorn, el model és axisimètric respecte a l'eix principal de manera que en un r = R particular, tots els θs i cada tall z = Z, cada variable de flux té el mateix valor. Un bon exemple és el flux en una canonada circular on els eixos del flux i de la canonada coincideixen.
Condició de contorn simètrica miniatura|200x200px|Mostrant la condició de contorn simètrica En aquesta condició de frontera, se suposa que a banda i banda de la frontera existeixen els mateixos processos físics. Totes les variables tenen el mateix valor i gradients a la mateixa distància de la frontera. Actua com un mirall que reflecteix tota la distribució del flux cap a l'altre costat. Les condicions a la frontera simètrica són que no hi ha flux a través de la frontera i que no hi ha flux escalar a través de la frontera.
Un bon exemple és el d'un flux en una canonada amb un obstacle simètric. L'obstacle divideix el flux superior i el flux inferior com un flux reflectit.
Condició de contorn periòdica o cíclica miniatura|200x200px|Un quart que mostra una condició de contorn cíclica Una condició de contorn periòdica o cíclica sorgeix d'un tipus diferent de simetria en un problema. Si un component té un patró repetit en la distribució del flux més de dues vegades, violant així els requisits d'imatge especular necessaris per a la condició de contorn simètrica. Un bon exemple seria la bomba de pales escombrades (Fig.), on l'àrea marcada es repeteix quatre vegades en coordenades r-theta. Les àrees cíclicament simètriques haurien de tenir les mateixes variables de flux i distribució i haurien de satisfer-ho en cada tall Z. En altres casos, les equacions de conservació governants s'han de modificar adequadament per adaptar-se a l'aplicació d'aquestes condicions cícliques.
Referències
Categoria:Dinàmica de fluids