دليل المستخدم لبرنامج Ansys 2024 Fluent Fluid Simulation Software
الفصل الثاني. طبقة حدود اللوحة المسطحة
أهداف
- إنشاء الأشكال الهندسية في Ansys Workbench لـ Ansys Fluent
- إعداد Ansys Fluent لتدفق مستوي ثابت ثنائي الأبعاد من Laminar
- إعداد الشبكة
- اختيار شروط الحدود
- تشغيل الحسابات
- استخدام المخططات البيانية لتوضيح حقل التدفق الناتج
- قارن مع الحل النظري باستخدام Mathematica Code
وصف المشكلة
في هذا الفصل، سنستخدم برنامج Ansys Fluent لدراسة التدفق الرقائقي ثنائي الأبعاد على صفيحة مسطحة أفقية. يُعتبر حجم الصفيحة لا نهائيًا في اتجاه الامتداد وبالتالي يكون التدفق ثنائي الأبعاد بدلاً من ثلاثي الأبعاد. تبلغ سرعة المدخل لصفيحة بطول متر واحد 2 م/ثانية وسنستخدم الهواء كسائل لمحاكاة الصفائح. سنحدد السرعةfileس ورسم المخططfileسنبدأ بإنشاء الهندسة اللازمة للمحاكاة.
تشغيل Ansys Workbench واختيار Fluent
- ابدأ بتشغيل Ansys Workbench. انقر نقرًا مزدوجًا فوق Fluid Flow (Fluent) الموجود ضمن Analysis Systems في Toolbox.
إطلاق Ansys DesignModeler
- حدد الهندسة ضمن مخطط المشروع في Ansys Workbench. انقر بزر الماوس الأيمن فوق الهندسة وحدد الخصائص. حدد نوع التحليل ثنائي الأبعاد ضمن خيارات الهندسة المتقدمة في خصائص المخطط A2: الهندسة. انقر بزر الماوس الأيمن فوق الهندسة في مخطط المشروع وحدد تشغيل هندسة DesignModeler الجديدة. حدد الوحدات>>المليمتر كوحدة طول من القائمة في DesignModeler.
- بعد ذلك، سنقوم بإنشاء الهندسة في DesignModeler. حدد XYPlane من Tree Outline على الجانب الأيسر في DesignModeler. حدد Look at Sketch انقر فوق علامة التبويب Sketching في Tree Outline وحدد Line
ارسم خطًا أفقيًا بطول 1,000 مم من الأصل إلى اليمين. تأكد من وجود حرف P عند الأصل عند بدء رسم الخط. تأكد أيضًا من وجود حرف H على طول الخط بحيث يكون أفقيًا وحرف C في نهاية الخط. حدد الأبعاد ضمن خيارات الرسم. انقر فوق الخط وأدخل طولًا 1000 مم. ارسم خطًا رأسيًا لأعلى بطول 100 مم بدءًا من نقطة نهاية الخط الأفقي الأول. تأكد من وجود حرف P عند بدء الخط وحرف V يشير إلى خط رأسي. استمر بخط أفقي بطول 100 مم إلى اليسار من الأصل متبوعًا بخط رأسي آخر بطول 100 مم. سيكون الخط التالي أفقيًا بطول 100 مم يبدأ من نقطة نهاية الخط الرأسي السابق ويتجه إلى اليمين. أخيرًا، أغلق المستطيل بخط أفقي بطول 1,000 مم يبدأ على بعد 100 مم فوق الأصل ويتجه إلى اليمين.
- انقر فوق علامة التبويب "النمذجة" ضمن "صناديق أدوات الرسم". حدد "المفهوم>>الأسطح" من "الرسومات" في القائمة. حدد الحواف الستة للمستطيل ككائنات أساسية وحدد "تطبيق في التفاصيل" باستخدام مفتاح "التحكم" Viewانقر فوق "إنشاء" في شريط الأدوات. يتحول المستطيل إلى اللون الرمادي. انقر بزر الماوس الأيمن فوق نافذة الرسومات وحدد "تكبير للتكيف" وأغلق DesignModeler.
- سننقر الآن نقرًا مزدوجًا فوق Mesh ضمن Project Schematic في Ansys Workbench لفتح نافذة Meshing. حدد Mesh في مخطط نافذة Meshing. انقر بزر الماوس الأيمن وحدد Generate Mesh. يتم إنشاء شبكة خشنة. حدد Unit Systems >> Metric (mm, kg, N …) من أسفل نافذة الرسومات. حدد Mesh >> Controls >> Face Meshing من القائمة. انقر فوق المنطقة الصفراء بجوار Geometry ضمن Scope في Details of Face Meshing. حدد المستطيل في نافذة الرسومات. انقر فوق الزر Apply for Geometry in Details of "Face Meshing". حدد Mesh >> Controls >> Sizing من القائمة وحدد Edge أعلى نافذة الرسومات. حدد الحواف الستة للمستطيل. انقر فوق Apply for the Geometry في "Details of Edge Sizing". ضمن Definition في "Details of Edge Sizing"، حدد Element Size كنوع، و6 mm لحجم العنصر، وCapture Curvature كـ لا، وHard كـ Behavior. حدد نوع التحيز الثاني وأدخل 1.0 كعامل تحيز. حدد الحافة الأفقية العلوية الأقصر وطبق هذه الحافة باستخدام التحيز العكسي. انقر فوق الصفحة الرئيسية>>إنشاء شبكة في القائمة وحدد شبكة في المخطط التفصيلي. تظهر الشبكة النهائية في نافذة الرسومات.
لماذا قمنا بإنشاء شبكة متحيزة؟
سنقوم الآن بإعادة تسمية حواف المستطيل. حدد الحافة اليسرى للمستطيل، وانقر بزر الماوس الأيمن وحدد إنشاء تحديد مسمى.
أدخل المدخل كاسم ثم انقر على زر موافق. كرر هذه الخطوة للحافة الرأسية اليمنى للمستطيل وأدخل اسم المخرج. أنشئ تحديدًا مسمى للحافة اليمنى الأفقية الأطول السفلية وأطلق عليه اسم الجدار. أخيرًا، حدد الحواف الأفقية الثلاثة المتبقية مع الضغط على مفتاح التحكم وأطلق عليها اسم الجدران المثالية. الجدار المثالي هو جدار معزول حراريًا وخالٍ من الاحتكاك.
- السبب وراء استخدام شبكة متحيزة هو أننا نحتاج إلى شبكة أدق بالقرب من الجدار حيث توجد تدرجات السرعة في التدفق. كما قمنا بتضمين شبكة أدق حيث تبدأ الطبقة الحدودية في التطور على اللوحة المسطحة. حدد File>>تصدير...>>شبكة>>إدخال سلس File>>تصدير من القائمة. حدد حفظ باسم النوع: FLUENT Input Files (*.msh). أدخل borderary-layer-mesh .msh في s file الاسم وانقر على زر الحفظ. حدد File>>احفظ المشروع من القائمة. قم بتسمية المشروع Flat Plate Boundary Layer. أغلق نافذة Ansys Meshing. انقر بزر الماوس الأيمن على Mesh في Project Schematic وحدد Update.
إطلاق Ansys Fluent
- يمكنك بدء تشغيل Fluent بطريقتين مختلفتين، إما بالنقر المزدوج على "إعداد" ضمن "مخطط المشروع" في Ansys Workbench أو في الوضع المستقل من Fluent 2024 R1 في مجلد تطبيق Ansys 2024 R1. ستحتاج إلى قراءة الشبكة إذا بدأت تشغيل Fluent في الوضع المستقل.tagتتمثل إحدى ميزات بدء تشغيل Ansys Fluent في الوضع المستقل في أنه يمكنك اختيار موقع دليل العمل الخاص بك حيث يتم تخزين جميع المخرجات fileسيتم حفظ s، انظر الشكل 2.6أ). قم بتشغيل Dimension 2D وDouble Precision Solver الخاص بـ Fluent. حدد Double Precision ضمن الخيارات. اضبط عدد عمليات Solver على عدد أنوية الكمبيوتر. للتحقق من عدد الأنوية المادية، اضغط على مفاتيح Ctrl + Shift + Esc في نفس الوقت لفتح "إدارة المهام". انتقل إلى علامة التبويب "الأداء" وحدد وحدة المعالجة المركزية من العمود الأيسر. سترى عدد الأنوية المادية على الجانب الأيمن السفلي. يقتصر برنامج Ansys Student على 4 عمليات حل كحد أقصى. أغلق نافذة "إدارة المهام". انقر فوق الزر "ابدأ" لتشغيل Ansys Fluent. انقر فوق "موافق" لإغلاق نافذة "تغييرات سلوك المفاتيح" إذا ظهرت.
الشكل 2.6أ) بدء الإعداد
لماذا نستخدم الدقة المزدوجة؟
الدقة المزدوجة ستعطي حسابات أكثر دقة من الدقة المفردة. - تحقق من مقياس الشبكة من خلال تحديد زر Scale… أسفل Mesh في General في صفحة المهام. تأكد من صحة نطاق المجال وأغلق نافذة Scale Mesh.
- انقر نقرًا مزدوجًا فوق النماذج واللزوجة (SST k-omega) ضمن الإعداد في المخطط التفصيلي View. حدد Laminar كنموذج لزج. انقر فوق "موافق" لإغلاق النافذة. انقر نقرًا مزدوجًا فوق Boundary Conditions ضمن Setup في Outline Viewانقر نقرًا مزدوجًا فوق المدخل الموجود أسفل "المنطقة" في صفحة المهمة. اختر "المكونات" كطريقة لمواصفات السرعة واضبط "سرعة X" [م/ث] على 5.
- انقر على زر تطبيق متبوعًا بزر إغلاق.
- انقر نقرًا مزدوجًا فوق ideal_wall ضمن Zones. حدد خيار Specified Shear كشرط قص واحتفظ بالقيم صفرية لإجهاد القص المحدد نظرًا لأن الجدار المثالي خالٍ من الاحتكاك. انقر فوق الزر Apply (تطبيق) ثم الزر Close (إغلاق).
لماذا اخترنا Laminar كنموذج لزج؟
بالنسبة لسرعة التدفق الحر المختارة 5 م/ثانية، يكون رقم رينولدز أقل من 500,000 على طول اللوحة وبالتالي يكون التدفق رقائقيًا. يحدث التدفق المضطرب على طول لوحة مسطحة عند أرقام رينولدز أعلى من 500,000. - انقر نقرًا مزدوجًا فوق "الطرق" ضمن "الحل" في المخطط التفصيلي View. حدد "المعيار" للضغط و"الترتيب الأول" للزخم. انقر نقرًا مزدوجًا فوق "قيم المرجع" ضمن "الإعداد" في "المخطط التفصيلي" View. حدد "حساب" من المدخل في صفحة المهام.
لماذا نستخدم طريقة الترتيب الأول للتوزيع المكاني للزخم؟
تعتبر طريقة الرياح العكسية من الدرجة الأولى أقل دقة بشكل عام، ولكنها تتقارب بشكل أفضل من طريقة الرياح العكسية من الدرجة الثانية. ومن الممارسات الشائعة البدء بطريقة الرياح العكسية من الدرجة الأولى في بداية الحسابات والاستمرار بطريقة الرياح العكسية من الدرجة الثانية. - انقر نقرًا مزدوجًا فوق "التهيئة" ضمن "الحل" في "المخطط التفصيلي" View، حدد التهيئة القياسية، وحدد الحوسبة من المدخل، وانقر فوق زر التهيئة.
- انقر نقرًا مزدوجًا فوق "الشاشات" ضمن "الحل" في "المخطط التفصيلي" View. انقر نقرًا مزدوجًا فوق "Residual" ضمن "Monitors" في "Outline" View وأدخل 1e-9 كمعيار مطلق لجميع المتبقيات. انقر فوق الزر موافق لإغلاق النافذة. حدد File>>احفظ المشروع من القائمة. حدد File>>تصدير>>الحالة… من القائمة. احفظ الحالة File مع اسم طبقة حدود اللوحة المسطحة. CAS.h5
لماذا قمنا بتعيين المعايير المطلقة إلى 1e-9؟
بشكل عام، كلما كانت المعايير المطلقة أقل، كلما استغرق الحساب وقتًا أطول وأعطى حلًا أكثر دقة. نرى في الشكل 2.12ب) أن معادلات سرعة x وسرعة y لها بقايا أقل من معادلة الاستمرارية. منحدرات منحنيات البقايا لجميع المعادلات الثلاث متماثلة تقريبًا مع اتجاه هبوطي حاد. - انقر نقرًا مزدوجًا فوق "تشغيل الحساب" ضمن "الحل" وأدخل 5000 لعدد التكرارات. انقر فوق الزر "حساب". ستكتمل العمليات الحسابية بعد 193 تكرارًا، انظر الشكل 2.12ب). انقر فوق "نسخ لقطة شاشة للنافذة النشطة إلى الحافظة"، انظر الشكل 2.12ج). يمكن لصق المتبقيات المقاسة في مستند Word.
مرحلة ما بعد المعالجة
- حدد علامة التبويب "النتائج" في القائمة وحدد "إنشاء>>خط/مشط..." ضمن "السطح". أدخل 0.2 لـ x0 (م)، و0.2 لـ x1 (م)، و0 لـ y0 (م)، و0.02 م لـ y1 (م). أدخل x=0.2m لاسم السطح الجديد وانقر فوق "إنشاء". كرر هذه الخطوة ثلاث مرات أخرى وأنشئ خطوطًا رأسية عند x=0.4m بطول 0.04m، وx=0.6m بطول 0.06m، وx=0.8m بطول 0.08m. أغلق النافذة.
- انقر نقرًا مزدوجًا فوق المخططات ومخطط XY ضمن النتائج في المخطط التفصيلي Viewقم بإلغاء تحديد الموضع على المحور X ضمن الخيارات وحدد الموضع على المحور Y. اضبط اتجاه الرسم البياني لـ X إلى 0 و1 لـ Y. حدد السرعة... وسرعة X كدالة للمحور X. حدد الخطوط الأربعة x=0.2m وx=0.4m وx=0.6m وx=0.8m ضمن الأسطح.
- انقر فوق الزر "محاور..." في نافذة "مخطط الحل XY". حدد المحور X، وقم بإلغاء تحديد "النطاق التلقائي" ضمن "الخيارات"، وأدخل 6 للنطاق الأقصى، وحدد "النوع العام" ضمن "تنسيق الأرقام"، واضبط الدقة على 0. انقر فوق الزر "تطبيق". حدد المحور Y، وقم بإلغاء تحديد "النطاق التلقائي"، وأدخل 0.01 للنطاق الأقصى، وحدد "النوع العام" ضمن "تنسيق الأرقام"، وانقر فوق الزر "تطبيق". أغلق نافذة "المحاور".
- انقر فوق الزر Curves… في نافذة Solution XY Plot. حدد النمط الأول ضمن Line Style للمنحنى رقم 0. حدد no Symbol لـ Marker Style وانقر فوق الزر Apply. بعد ذلك، حدد Curve # 1، وحدد النمط المتاح التالي لـ Line Style، وno Symbol لـ Marker Style، وانقر فوق الزر Apply. استمر في نمط التحديد هذا مع المنحنيين التاليين # 2 و# 3. أغلق نافذة Curves – Solution XY Plot. انقر فوق الزر Save/Plot في نافذة Solution XY Plot وأغلق هذه النافذة. انقر فوق Copy Screenshot of Active Window to Clipboard، انظر الشكل 2.16c).
يمكن لصق مخطط XY في مستند Word. حدد علامة التبويب User Defined في القائمة وCustom ضمن Field Functions. حدد دالة حقل وسيطة معينة من القائمة المنسدلة عن طريق تحديد Mesh… وY-Coordinate. انقر فوق Select وأدخل التعريف كما هو موضح في الشكل 2.16f). تحتاج إلى تحديد Mesh… وX Coordinate لتضمين إحداثي x واستكمال تعريف دالة الحقل. أدخل eta كاسم دالة جديدة، وانقر فوق Defi,ne، وأغلق النافذة. كرر هذه الخطوة لإنشاء دالة حقل مخصصة أخرى. هذه المرة، نحدد Velocity… وX Velocity كدالات حقل وانقر فوق Select. أكمل التعريف كما هو موضح في الشكل 2.16g) وأدخل u-divided-by-freestream-velocity كاسم دالة جديدة، وانقر فوق Def,one، وأغلق النافذة.
لماذا قمنا بإنشاء إحداثيات متشابهة ذاتيا؟
اتضح أنه باستخدام إحداثيات متشابهة ذاتيًا، فإن السرعةfileسوف تنهار الأجسام الموجودة في مواضع مختلفة في اتجاه مجرى النهر بسرعة متشابهة ذاتيًاfile وهذا مستقل عن موقع مجرى النهر. - انقر نقرًا مزدوجًا فوق المخططات ومخطط XY ضمن النتائج في المخطط التفصيلي View. اضبط X على 0 وY على 1 كاتجاه رسم بياني. قم بإلغاء تحديد الموضع على المحور X وإلغاء تحديد الموضع على المحور Y ضمن الخيارات. حدد وظائف الحقل المخصص وeta لوظيفة المحور Y وحدد وظائف الحقل المخصص وudivided-by-freestream-velocity لوظيفة المحور X. ضع file blasius.dat في دليل العمل الخاص بك. هذا file يمكن تنزيله من موقع sdcpublications.com ضمن علامة التبويب "التنزيلات" لهذا الكتاب. انظر الشكل 2.19 لمعرفة كود Mathematica الذي يمكن استخدامه لتوليد سرعة Blasius النظريةfile لتدفق طبقة الحدود الصفائحية فوق صفيحة مسطحة. كمثالampفي هذا الكتاب المدرسي، دليل العمل هو ܥ:\Users\jmatsson. انقر فوق "تحميل" File. يختار Fileأنواع: الكل Files(*) وحدد file blasius.dat من دليل العمل الخاص بك. حدد الأسطح الأربعة x=0.2m، x=0.4m، x=0.6m، x=0.8m، والملف المحمل file نظرية.
انقر فوق الزر محاور.... حدد المحور Y في نافذة مخطط المحاور-الحل XY وقم بإلغاء تحديد النطاق التلقائي. اضبط النطاق الأدنى على 0 والنطاق الأقصى على 10. اضبط النوع على عائم والدقة على 0 ضمن تنسيق الأرقام. أدخل عنوان المحور كـ eta وانقر فوق تطبيق. حدد المحور X، وقم بإلغاء تحديد النطاق التلقائي ضمن الخيارات، وأدخل 1.2 للنطاق الأقصى، وحدد النوع العائم ضمن تنسيق الأرقام، واضبط الدقة على 1. أدخل عنوان المحور كـ u/U. انقر فوق تطبيق وأغلق النافذة. انقر فوق الزر المنحنيات... في نافذة مخطط الحل XY. حدد النمط الأول ضمن نمط الخط للمنحنى رقم 0 (انظر الشكل 2.16أ). حدد عدم وجود رمز لنمط العلامة وانقر فوق الزر تطبيق. بعد ذلك، حدد المنحنى رقم 1، وحدد النمط المتاح التالي لنمط الخط، وعدم وجود رمز لنمط العلامة، وانقر فوق الزر تطبيق. استمر في هذا النمط من التحديد باستخدام المنحنيين التاليين #2 و#3. أغلق نافذة المنحنيات - مخطط الحل XY. انقر فوق الزر حفظ/رسم في نافذة مخطط الحل XY وأغلق هذه النافذة.
- انقر فوق نسخ لقطة شاشة للنافذة النشطة إلى الحافظة، انظر الشكل 2.16ج). يمكن لصق مخطط X-Y في مستند Word. حدد علامة التبويب User Defined في القائمة وCustom. حدد دالة وسيطة معينة من القائمة المنسدلة عن طريق تحديد Mesh… وX-Coordinate. انقر فوق Select وأدخل التعريف كما هو موضح في الشكل 2.17e). أدخل rex كاسم دالة جديد، وانقر فوق Define، وأغلق النافذة. انقر نقرًا مزدوجًا فوق Plots وXplotsot ضمن Results في Outline View. اضبط X على 0 وY على 1 ضمن اتجاه الرسم البياني.
قم بإلغاء تحديد الموضع على المحور X وإلغاء تحديد الموضع على المحور Y ضمن الخيارات. حدد تدفقات الجدار ومعامل احتكاك الجلد لوظيفة المحور Y وحدد وظائف الحقل المخصص وrex لوظيفة المحور XX. ضع file "معامل الاحتكاك الجلدي النظري" في دليل العمل الخاص بك. انقر فوق "تحميل" File. يختار Fileأنواع: الكل Files(*) وحدد file "معامل الاحتكاك النظري للجلد". حدد الجدار الموجود أسفل "الأسطح" والمساحة المحملة file احتكاك الجلد تحت File البيانات. انقر فوق الزر "محاور...". حدد المحور السيني، وحدد المربع "سجل" ضمن الخيارات، وأدخل Re-x كعنوان للمحور، وألغ تحديد "تلقائي". النطاق ضمن الخيار، اضبط الحد الأدنى على 100 والحد الأقصى على 1000000. اضبط النوع على عائم والدقة على 0 ضمن تنسيق الأرقام وانقر فوق "تطبيق". حدد المحور الصادي، وحدد المربع "سجل" ضمن الخيارات، وأدخل Cf-x كعلامة، وألغ تحديد "تلقائي". النطاق، واضبط الحد الأدنى على 0.001 والحد الأقصى على 0.1، واضبط النوع على عائم والدقة على 3، وانقر فوق "تطبيق". أغلق النافذة. انقر فوق "حفظ/رسم" في نافذة "مخطط XY للحل". انقر فوق الزر "منحنيات..." في نافذة "مخطط XY للحل". حدد النمط الأول ضمن "نمط الخط" للمنحنى رقم 0. حدد "لا رمز" لنمط العلامة وانقر فوق الزر "تطبيق". لا تقم بتحديد المنحنى رقم 1، ثم حدد النمط المتاح التالي لنمط الخط، ولا تقم بتحديد رمز لنمط العلامة، ثم انقر فوق الزر "تطبيق". أغلق نافذة المنحنيات - مخطط الحل XY. انقر فوق الزر "حفظ/رسم" في نافذة مخطط الحل XY وأغلق هذه النافذة. انقر فوق "نسخ لقطة شاشة للنافذة النشطة إلى الحافظة"، انظر الشكل 2.16ج). يمكن لصق مخطط XY في مستند Word.- نظرية
- في هذا الفصل، قمنا بمقارنة برنامج Ansys Fluent velocity profileمع سرعة بلاسيوس النظريةfile للتدفق الصفحي على صفيحة مسطحة. قمنا بتحويل إحداثيات الجدار العمودي إلى إحداثيات تشابه لمقارنةfiles في مواقع مختلفة باتجاه مجرى النهر. يتم تحديد إحداثيات التشابه من خلال حيث y (m) هو إحداثي الجدار العمودي، ويتم تحديده من خلال
- حيث y (m) هو إحداثي الجدار العمودي، وU (m/s) هي سرعة التدفق الحر، وx (m) هي المسافة من أصل الجدار في اتجاه مجرى النهر وߥ) m2 /s) هي اللزوجة الحركية للسائل. U (m/s) هي سرعة التدفق الحر، وx (m) هي المسافة من أصل الجدار في اتجاه مجرى النهر وm2 /s) هي اللزوجة الحركية للسائل.
لقد استخدمنا أيضًا سرعة التدفق غير البعدية u/U حيث u هي السرعة البعديةfile.
تم رسم u/U مقابل ߟ لبرنامج Ansys Fluent velocity profileس بالمقارنة مع نظرية بلاسيوسfile وانهاروا جميعا على نفس المنحنى وفقا لتعريف التشابه الذاتي.
معادلة طبقة حدود بلاسيوس تعطى بواسطة
يتم تعريف سمك الطبقة الحدودية على أنه المسافة من الجدار إلى الموقع الذي وصلت فيه السرعة في الطبقة الحدودية إلى 99٪ من قيمة التيار الحر.
بالنسبة لطبقة حدودية صفائحية أوr لدينا التعبير النظري التالي لتغير سمك طبقة الحدود مع المسافة باتجاه التيار x ورقم رينولدز ܴ.
- التعبير المقابل لسمك طبقة الحدود في طبقة حدودية مضطربة يعطى بواسطة
- يتم تعريف معامل احتكاك الجلد المحلي على أنه إجهاد القص المحلي للجدار مقسومًا على الضغط الديناميكي.
- يتم تحديد معامل الاحتكاك المحلي النظري للتدفق الصفائحي بواسطة
- وللتدفق المضطرب، لدينا العلاقة التالية
مراجع
- Çengel، YA، وCimbala JM، أساسيات ميكانيكا الموائع وتطبيقاتها، الطبعة الأولى، McGraw-Hill، 1.
- ريتشاردز، س.، سيمبالا، ج.م، مارتن، ك.، برنامج ANSYS Workbench التعليمي – طبقة الحدود على لوحة مسطحة، جامعة ولاية بنسلفانيا، 18 مايو 2010، المراجعة.
- شليشتينج، هـ. وجيرستن، ك.، نظرية الطبقة الحدودية، الطبعة الثامنة المنقحة والموسعة، سبرينغر، 8.
- وايت، اف ام، ميكانيكا الموائع، الطبعة الرابعة، ماكجرو هيل، 4.
تمارين
- استخدم النتائج من محاكاة Ansys Fluent في هذا الفصل لتحديد سمك الطبقة الحدودية عند مواضع التيار كما هو موضح في الجدول أدناه. املأ المعلومات المفقودة في الجدول. ܷ هي سرعة الطبقة الحدودية عند المسافة من الجدار تساوي سمك الطبقة الحدودية وU هي سرعة التيار الحر.
x (م) o (mm) طلِق
o (mm) نظرية
نسبة الفرق U 8 (آنسة)
U (آنسة)
v (m2/س)
Re x 0.2 .0000146 0.4 .0000146 0.6 .0000146 0.8 .0000146 - قم بتغيير حجم العنصر إلى 2 مم للشبكة وقارن النتائج في مخططات XY لمعامل احتكاك الجلد مقابل رقم رينولدز بحجم العنصر 1 مم المستخدم في هذا الفصل. قارن نتائجك بالنظرية.
- قم بتغيير سرعة التدفق الحر إلى 3 م/ث وقم بإنشاء رسم بياني XY بما في ذلك السرعةfiles عند x = 0.1 و0.3 و0.5 و0.7 و0.9 م. أنشئ رسمًا بيانيًا آخر لـ X وY بسرعة متشابهة ذاتيًاfileلتحديد سرعة التدفق الحر المنخفضة هذه، قم بإنشاء رسم بياني XY لمعامل احتكاك الجلد مقابل رقم رينولدز.
- استخدم النتائج من محاكاة Ansys Fluent في التمرين 2.3 لتحديد سمك الطبقة الحدودية عند مواضع التيار كما هو موضح في الجدول أدناه. املأ المعلومات المفقودة في الجدول. هي سرعة الطبقة الحدودية عند المسافة من الجدار تساوي سمك الطبقة الحدودية وU هي سرعة التيار الحر.
x (م) o (mm) طلِق
o (mm) نظرية
نسبة الفرق U 8 (آنسة)
U (آنسة)
v (m2/س)
Re x 0.1 .0000146 0.2 .0000146 0.5 .0000146 0.7 .0000146 0.9 .0000146
الجدول 2.2 مقارنة بين Fluent والنظرية لسمك الطبقة الحدودية
قم بتغيير سرعة التدفق الحر إلى القيمة المدرجة في الجدول أدناه وقم بإنشاء رسم بياني XY بما في ذلك السرعةfiles عند x = 0.2 و0.4 و0.6 و0.8 متر. أنشئ رسمًا بيانيًا آخر لـ X وY بسرعة متشابهة ذاتيًاfileاستخدم s لسرعة التدفق الحر لديك وقم بإنشاء رسم بياني XY لمعامل احتكاك الجلد مقابل رقم رينولدز.
| طالب | سرعة X U (آنسة) | الحد الأقصى يتراوح (آنسة) ل X سرعة حبكة |
| 1 | 3 | 4 |
| 2 | 3.2 | 4 |
| 3 | 3.4 | 4 |
| 4 | 3.6 | 4 |
| 5 | 3.8 | 4 |
| 6 | 4 | 5 |
| 7 | 4.2 | 5 |
| 8 | 4.4 | 5 |
| 9 | 4.6 | 5 |
| 10 | 4.8 | 5 |
| 11 | 5.2 | 6 |
| 12 | 5.4 | 6 |
| 13 | 5.6 | 6 |
| 14 | 5.8 | 6 |
| 15 | 6 | 7 |
| 16 | 6.2 | 7 |
| 17 | 6.4 | 7 |
| 18 | 6.6 | 7 |
| 19 | 6.8 | 7 |
| 20 | 7 | 8 |
| 21 | 7.2 | 8 |
تحميل PDF: دليل المستخدم لبرنامج Ansys 2024 Fluent Fluid Simulation Software