Logotipo de Ansys

Manual de usuario del software de simulación de fluidos Fluent Ansys 2024

Software de simulación de fluidos Ansys 2024 Fluent PRODUCTO

CAPÍTULO 2. CAPA LÍMITE DE LA PLACA PLANA

Objetivos

  • Creación de geometría en Ansys Workbench para Ansys Fluent
  • Configuración de Ansys Fluent para flujo laminar estable en 2D
  • Configuración de la malla
  • Selección de condiciones de contorno
  • Cálculos en ejecución
  • Uso de gráficos para visualizar el campo de flujo resultante
  • Comparar con la solución teórica utilizando el código Mathematica

Descripción del problema
En este capítulo, utilizaremos Ansys Fluent para estudiar el flujo laminar bidimensional en una placa plana horizontal. Se considera que el tamaño de la placa es infinito en la dirección de la envergadura y, por lo tanto, el flujo es 2D en lugar de 3D. La velocidad de entrada para la placa de 1 m de largo es de 5 m/s y utilizaremos aire como fluido para las simulaciones laminares. Determinaremos la velocidad profiles y trazar el profileComenzaremos creando la geometría necesaria para la simulación.

Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (1)

Iniciar Ansys Workbench y seleccionar Fluent

  1. Para comenzar, inicie Ansys Workbench. Haga doble clic en Flujo de fluidos (Fluent), que se encuentra en Sistemas de análisis en la Caja de herramientas.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (2)
    Lanzamiento de Ansys DesignModelerAnsys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (3)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (4)
  2. Seleccione Geometría en el Esquema del proyecto en Ansys Workbench. Haga clic con el botón derecho en Geometría y seleccione Propiedades. Seleccione Tipo de análisis 2D en Opciones de geometría avanzadas en Propiedades del esquema A2: Geometría. Haga clic con el botón derecho en Geometría en el Esquema del proyecto y seleccione Iniciar nueva geometría de DesignModeler. Seleccione Unidades>>Milímetro como unidad de longitud en el menú de DesignModeler.
  3. A continuación, crearemos la geometría en DesignModeler. Seleccione XYPlane en el esquema de árbol del lado izquierdo de DesignModeler. Seleccione Mirar boceto. Haga clic en la pestaña Bocetos en el esquema de árbol y seleccione la línea. Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (5)skSketchool. Dibuje una línea horizontal de 1,000 mm de largo desde el origen hacia la derecha. Asegúrese de tener una P en el origen cuando comience a dibujar la línea. Además, asegúrese de tener una H a lo largo de la línea para que sea horizontal y una C al final de la línea. Seleccione Dimensiones dentro de las opciones de Boceto. Haga clic en la línea e ingrese una longitud de 1000 mm. Dibuje una línea vertical hacia arriba de 100 mm de largo comenzando en el punto final de la primera línea horizontal. Asegúrese de tener una P al comenzar la línea y una V que indique una línea vertical. Continúe con una línea horizontal de 100 mm de largo hacia la izquierda desde el origen seguida de otra línea vertical de 100 mm de largo. La siguiente línea será horizontal con una longitud de 100 mm comenzando en el punto final de la línea vertical anterior y dirigida hacia la derecha. Finalmente, cierre el rectángulo con una línea horizontal de 1,000 mm de largo que comience 100 mm por encima del origen y se dirija hacia la derecha.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (6)
  4. Haga clic en la pestaña Modelado en Cajas de herramientas de dibujo. Seleccione Concepto>>Superficies en Bocetos en el menú. Seleccione con la tecla Control los seis bordes del rectángulo como Objetos base y seleccione Aplicar en Detalles. ViewHaga clic en Generar en la barra de herramientas. El rectángulo se vuelve gris. Haga clic con el botón derecho en la ventana de gráficos, seleccione Zoom para ajustar y cierre DesignModeler.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (9)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (10)
  5. Ahora vamos a hacer doble clic en Malla en Esquema del proyecto en Ansys Workbench para abrir la ventana Mallado. Seleccione Malla en el Contorno de la ventana Mallado. Haga clic derecho y seleccione Generar malla. Se crea una malla gruesa. Seleccione Sistemas de unidades >> Métrico (mm, kg, N …) en la parte inferior de la ventana de gráficos. Seleccione Malla >> Controles >> Mallado de caras en el menú. Haga clic en la región amarilla junto a Geometría en Alcance en Detalles de Mallado de caras. Seleccione el rectángulo en la ventana de gráficos. Haga clic en el botón Aplicar para Geometría en Detalles de “Malla de caras”. Seleccione Malla >> Controles >> Tamaño en el menú y seleccione Borde sobre la ventana de gráficos. Seleccione los 6 bordes del rectángulo. Haga clic en Aplicar para la Geometría en “Detalles de tamaño de borde”. En Definición en “Detalles de tamaño de borde”, seleccione Tamaño del elemento como Tipo, 1.0 mm para Tamaño del elemento, Curvatura de captura como No y Duro como Comportamiento. Seleccione el segundo tipo de sesgo e ingrese 12.0 como factor de sesgo. Seleccione el borde horizontal superior más corto y aplique este borde con sesgo inverso. Haga clic en Inicio>>Generar malla en el menú y seleccione Malla en el contorno. La malla terminada se muestra en la ventana de gráficos.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (11)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (12)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (14)
    ¿Por qué creamos una malla sesgada?
    Ahora vamos a cambiar el nombre de los bordes del rectángulo. Seleccione el borde izquierdo del rectángulo, haga clic derecho y seleccione Crear selección con nombre.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (15)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (16) Introduzca la entrada como nombre y haga clic en el botón Aceptar. Repita este paso para el borde vertical derecho del rectángulo e introduzca el nombre de salida. Cree una selección con nombre para el borde horizontal inferior derecho más largo y llámelo pared. Por último, mantenga pulsada la tecla Control y seleccione los tres bordes horizontales restantes y llámelos paredes ideales. Una pared ideal es una pared adiabática y sin fricción.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (17)
  6. La razón para utilizar una malla sesgada es que necesitamos una malla más fina cerca de la pared donde tenemos gradientes de velocidad en el flujo. También incluimos una malla más fina donde la capa límite comienza a desarrollarse en la placa plana. Seleccionar File>>Exportar…>>Malla>>Entrada FLUENT File>>Exportar desde el menú. Seleccione Guardar como tipo: Entrada FLUENT Files (*.msh). Ingrese bound-layer-mesh.msh el s file nombre y haga clic en el botón Guardar. Seleccione File>>Guardar proyecto desde el menú. Nombre el proyecto Capa límite de placa plana. Cierre la ventana Malla de Ansys. Haga clic derecho en Malla en Esquema del proyecto y seleccione Actualizar.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (18)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (19)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (20)
    Lanzamiento de Ansys FluentAnsys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (21)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (22)
  7. Puede iniciar Fluent de dos maneras diferentes, ya sea haciendo doble clic en Configuración en Esquema del proyecto en Ansys Workbench o en modo independiente desde Fluent 2024 R1 en la carpeta de la aplicación Ansys 2024 R1. Deberá leer la malla si inicia Fluent en modo independiente.tagLa ventaja de iniciar Ansys Fluent en modo independiente es que puede elegir la ubicación de su directorio de trabajo donde se guardarán todos los datos de salida. fileLos archivos se guardarán (consulte la Figura 2.6a). Inicie el solucionador Dimension 2D y Double Precision de Fluent. Marque Double Precision en Opciones. Establezca la cantidad de procesos del solucionador igual a la cantidad de núcleos de la computadora. Para verificar la cantidad de núcleos físicos, presione las teclas Ctrl + Shift + Esc simultáneamente para abrir el Administrador de tareas. Vaya a la pestaña Rendimiento y seleccione CPU en la columna de la izquierda. Verá la cantidad de núcleos físicos en el lado inferior derecho. Ansys Student está limitado a un máximo de 4 procesos del solucionador. Cierre la ventana del Administrador de tareas. Haga clic en el botón Iniciar para iniciar Ansys Fluent. Haga clic en Aceptar para cerrar la ventana Cambios clave de comportamiento, si aparece.
    Figura 2.6a) Configuración de lanzamientoAnsys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (23)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (24)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (25)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (26)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (27)¿Por qué utilizamos doble precisión?
    La doble precisión proporcionará cálculos más precisos que la precisión simple.
  8. Verifique la escala de la malla seleccionando el botón Escalar… en Malla en General en la Página de tareas. Asegúrese de que la Extensión del dominio sea correcta y cierre la ventana Escalar malla.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (28)
  9. Haga doble clic en Modelos y viscosos (SST k-omega) en Configuración en el Esquema ViewSeleccione Laminar como modelo viscoso. Haga clic en Aceptar para cerrar la ventana. Haga doble clic en Condiciones de contorno en Configuración en el Esquema ViewHaga doble clic en la entrada debajo de Zona en la página de tareas. Elija Componentes como Método de especificación de velocidad y configure la Velocidad X [m/s] en 5.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (29)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (30)
  10. Haga clic en el botón Aplicar seguido del botón Cerrar.
  11. Haga doble clic en ideal_wall en Zonas. Marque la opción Esfuerzo cortante especificado como Condición de esfuerzo cortante y mantenga los valores cero para el esfuerzo cortante especificado, ya que un muro ideal no tiene fricción. Haga clic en el botón Aplicar y luego en el botón Cerrar.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (31)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (32)
    ¿Por qué seleccionamos Laminar como modelo viscoso?
    Para la velocidad de corriente libre elegida de 5 m/s, el número de Reynolds es menor de 500,000 a lo largo de la placa y, por lo tanto, el flujo es laminar. El flujo turbulento a lo largo de una placa plana se produce con números de Reynolds superiores a 500,000.
  12. Haga doble clic en Métodos en Solución en el Esquema ViewSeleccione Estándar para Presión y Primer orden contra el viento para Momento. Haga doble clic en Valores de referencia en Configuración en el Esquema ViewSeleccione Calcular en la entrada de la página de tareas.
    ¿Por qué utilizamos el método Upwind de primer orden para la discretización espacial del momento?
    El método de viento en contra de primer orden es generalmente menos preciso, pero converge mejor que el método de viento en contra de segundo orden. Es una práctica común comenzar con el método de viento en contra de primer orden al comienzo de los cálculos y continuar con el método de viento en contra de segundo orden.
  13. Haga doble clic en Inicialización en Solución en el Esquema View, seleccione Inicialización estándar, seleccione Calcular en la entrada y haga clic en el botón Inicializar.
  14. Haga doble clic en Monitores en Solución en el Esquema ViewHaga doble clic en Residual en Monitores en el Esquema View y escriba 1e-9 como Criterio absoluto para todos los residuos. Haga clic en el botón Aceptar para cerrar la ventana. Seleccione File>>Guardar proyecto desde el menú. Seleccione File>>Exportar>>Caso… desde el menú. Guardar el caso File con el nombre de Capa Límite de Placa Plana. CAS.h5
    ¿Por qué fijamos el Criterio Absoluto en 1e-9?
    En general, cuanto más bajos sean los criterios absolutos, más tiempo llevará el cálculo y más exacta será la solución. Vemos en la Figura 2.12b) que las ecuaciones de velocidad x e y tienen residuos más bajos que la ecuación de continuidad. Las pendientes de las curvas de residuos para las tres ecuaciones son aproximadamente las mismas con una marcada tendencia descendente.
  15. Haga doble clic en Ejecutar cálculo en Solución e ingrese 5000 como Número de iteraciones. Haga clic en el botón Calcular. Los cálculos se completarán después de 193 iteraciones, consulte la Figura 2.12b). Haga clic en Copiar captura de pantalla de la ventana activa al portapapeles, consulte la Figura 2.12c). Los residuos escalados se pueden pegar en un documento de Word.
    PosprocesamientoAnsys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (33)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (34)
  16. Seleccione la pestaña Resultados en el menú y seleccione Crear>>Línea/Rastrillo… en Superficie. Ingrese 0.2 para x0 (m), 0.2 para x1 (m), 0 para y0 (m) y 0.02 m para y1 (m). Ingrese x=0.2m para el Nombre de la nueva superficie y haga clic en Crear. Repita este paso tres veces más y cree líneas verticales en x=0.4m con una longitud de 0.04m, x=0.6m con una longitud de 0.06m y x=0.8m con una longitud de 0.08m. Cierre la ventana.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (42)
  17. Haga doble clic en Gráficos y Gráfico XY en Resultados en el Esquema ViewDesmarque la opción Posición en el eje X en Opciones y marque la opción Posición en el eje Y. Establezca Dirección del gráfico para X en 0 y 1 para Y. Seleccione Velocidad… y Velocidad X como Función del eje X. Seleccione las cuatro líneas x=0.2 m, x=0.4 m, x=0.6 m y x=0.8 m en Superficies.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (43)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (44)
  18. Haga clic en el botón Ejes… en la ventana Solución del gráfico XY. Seleccione el eje X, desmarque la opción Rango automático en Opciones, ingrese 6 en Rango máximo, seleccione Tipo general en Formato de número y configure Precisión en 0. Haga clic en el botón Aplicar. Seleccione el eje Y, desmarque Rango automático, ingrese 0.01 en Rango máximo, seleccione Tipo general en Formato de número y haga clic en el botón Aplicar. Cierre la ventana Ejes.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (45)
  19. Haga clic en el botón Curvas… en la ventana Gráfico de solución XY. Seleccione el primer patrón en Estilo de línea para la curva n.º 0. Seleccione Sin símbolo para Estilo de marcador y haga clic en el botón Aplicar. A continuación, seleccione Curva n.º 1, seleccione el siguiente Patrón disponible para Estilo de línea, Sin símbolo para Estilo de marcador y haga clic en el botón Aplicar. Continúe este patrón de selección con las siguientes dos curvas n.º 2 y n.º 3. Cierre la ventana Curvas – Gráfico de solución XY. Haga clic en el botón Guardar/Gráfico en la ventana Gráfico de solución XY y cierre esta ventana. Haga clic en Copiar captura de pantalla de la ventana activa al portapapeles (consulte la Figura 2.16c).Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (46)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (47) El gráfico XY se puede pegar en un documento de Word. Seleccione la pestaña Definido por el usuario en el menú y Personalizado en Funciones de campo. Seleccione una Función de campo de operando específica del menú desplegable seleccionando Malla… y Coordenada Y. Haga clic en Seleccionar e ingrese la definición como se muestra en la Figura 2.16f). Debe seleccionar Malla… y Coordenada X para incluir la coordenada x y completar la definición de la función de campo. Ingrese eta como Nuevo nombre de función, haga clic en Defi,ne y cierre la ventana. Repita este paso para crear otra función de campo personalizada. Esta vez, seleccionamos Velocidad… y Velocidad X como Funciones de campo y hacemos clic en Seleccionar. Complete la Definición como se muestra en la Figura 2.16g) e ingrese u-divided-by-freestream-velocity como Nuevo nombre de función, haga clic en Def, one y cierre la ventana.
    ¿Por qué creamos una coordenada autosimilar?
    Resulta que al utilizar una coordenada autosimilar, la velocidad profileLos flujos en diferentes posiciones en el sentido de la corriente colapsarán en una velocidad autosimilar profile que es independiente de la ubicación del arroyo.
  20. Haga doble clic en Gráficos y Gráfico XY en Resultados en el Esquema View. Establezca X en 0 e Y en 1 como Dirección del gráfico. Desmarque Posición en el eje X y desmarque Posición en el eje Y en Opciones. Seleccione Funciones de campo personalizadas y eta para Función del eje Y y seleccione Funciones de campo personalizadas y udivided-by-freestream-velocity para Función del eje X. Coloque el file blasius.dat en su directorio de trabajo. Este file Se puede descargar de sdcpublications.com en la pestaña Descargas de este libro. Consulte la Figura 2.19 para ver el código de Mathematica que se puede utilizar para generar el programa de velocidad de Blasius teórico.file para flujo de capa límite laminar sobre una placa plana. Como ejemploampEn este libro de texto, el directorio de trabajo es ԥ:\Users\jmatsson. Haga clic en Cargar File. Seleccionar Files de tipo: Todos Files (*) y seleccione el file blasius.dat de su directorio de trabajo. Seleccione las cuatro superficies x=0.2 m, x=0.4 m, x=0.6 m, x=0.8 m y la superficie cargada. file Teoría.
    Haga clic en el botón Ejes… Seleccione Eje Y en la ventana Trazado de ejes-solución XY y desmarque Rango automático. Establezca Rango mínimo en 0 y Rango máximo en 10. Establezca Tipo en flotante y Precisión en 0 en Formato numérico. Ingrese Título del eje como eta y haga clic en Aplicar. Seleccione Eje X, desmarque Rango automático en Opciones, ingrese 1.2 en Rango máximo, seleccione Tipo flotante en Formato numérico y establezca Precisión en 1. Ingrese Título del eje como u/U. Haga clic en Aplicar y cierre la ventana. Haga clic en el botón Curvas… en la ventana Trazado de solución XY. Seleccione el primer patrón en Estilo de línea para Curva n.° 0 (consulte la Figura 2.16a). Seleccione Sin símbolo para Estilo de marcador y haga clic en el botón Aplicar. A continuación, seleccione Curva n.° 1, seleccione el siguiente Patrón disponible para Estilo de línea, Sin símbolo para Estilo de marcador y haga clic en el botón Aplicar. Continúe este patrón de selección con las siguientes dos curvas n.° 2 y n.° 3. Cierre la ventana Curvas – Solución del gráfico XY. Haga clic en el botón Guardar/Gráfico en la ventana Solución del gráfico XY y cierre esta ventana.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (48)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (49)
  21. Haga clic en Copiar captura de pantalla de la ventana activa al portapapeles (consulte la Figura 2.16c). El gráfico XY se puede pegar en un documento de Word. Seleccione la pestaña Definido por el usuario en el menú y Personalizado. Seleccione una función de operando específica en el menú desplegable seleccionando Malla… y Coordenada X. Haga clic en Seleccionar e ingrese la definición como se muestra en la Figura 2.17e). Ingrese rex como Nuevo nombre de función, haga clic en Definir y cierre la ventana. Haga doble clic en Gráficos y XPlotsot en Resultados en el Esquema. ViewEstablezca X en 0 e Y en 1 en Dirección del gráfico.
  22. Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (50)Desmarque Posición en el eje X y desmarque Posición en el eje Y en Opciones. Seleccione Flujos de pared y Coeficiente de fricción superficial para la función del eje Y y seleccione Funciones de campo personalizadas y rex para la función del eje XX. Coloque el file “Coeficiente teórico de fricción cutánea” en su directorio de trabajo. Haga clic en Cargar File. Seleccionar Files de tipo: Todos Files (*) y seleccione el file “Coeficiente teórico de fricción superficial”. Seleccione la pared en Superficies y la superficie cargada. file Fricción de la piel debajo File Datos. Haga clic en el botón Ejes…. Marque el eje X, marque la casilla de Registro en Opciones, ingrese Re-x como Título del eje y desmarque Automático. En Rango, en Opción, establezca Mínimo en 100 y Máximo en 1000000. En Formato de número, establezca Tipo en flotante y Precisión en 0 y haga clic en Aplicar. Marque el eje Y, marque la casilla de Registro en Opciones, ingrese Cf-x como Etiqueta y desmarque Automático. Rango, establezca Mínimo en 0.001 y Máximo en 0.1, establezca Tipo en flotante, Precisión en 3 y haga clic en Aplicar. Cierre la ventana. Haga clic en Guardar/Gráfico en la ventana Gráfico XY de solución. Haga clic en el botón Curvas… en la ventana Gráfico XY de solución. Seleccione el primer patrón en Estilo de línea para Curva n.° 0. Seleccione sin símbolo para Estilo de marcador y haga clic en el botón Aplicar. A continuación, seleccione Curva n.° 1, seleccione el siguiente Patrón disponible para Estilo de línea, sin símbolo para Estilo de marcador y haga clic en el botón Aplicar. Cierre la ventana Curvas – Solución del gráfico XY. Haga clic en el botón Guardar/Gráfico en la ventana Solución del gráfico XY y cierre esta ventana. Haga clic en Copiar captura de pantalla de la ventana activa al portapapeles (consulte la Figura 2.16c). El gráfico XY se puede pegar en un documento de Word.
  23. Teoría
  24. En este capítulo, hemos comparado el software Fluent Velocity de Ansys.files con la velocidad teórica de Blasius profile para flujo laminar sobre una placa plana. Transformamos la coordenada normal a la pared en una coordenada de similitud para la comparación de profiles en diferentes posiciones en el sentido de la corriente. La coordenada de similitud se define por donde y (m) es la coordenada normal a la pared, se define por Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (51)
  25. donde y (m) es la coordenada normal a la pared, U (m/s) es la velocidad de la corriente libre, x (m) es la distancia desde el origen de la pared en el sentido de la corriente y ԥ) m2 /s) es la viscosidad cinemática del fluido. U (m/s) es la velocidad de la corriente libre, x (m) es la distancia desde el origen de la pared en el sentido de la corriente y m2 /s) es la viscosidad cinemática del fluido.Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (52)

También utilizamos la velocidad de corriente adimensional u/U donde u es la velocidad dimensional profile.

Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (53)Se graficó u/U versus ԟ para el programa de velocidad Ansys Fluent.files en comparación con el planteamiento teórico de Blasiusfile y todos colapsaron en la misma curva según la definición de autosimilitud.

Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (54) La ecuación de la capa límite de Blasius está dada por

Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (55)El espesor de la capa límite se define como la distancia desde la pared hasta el lugar donde la velocidad en la capa límite ha alcanzado el 99% del valor de corriente libre.

Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (56)Para una capa límite laminar orr tenemos la siguiente expresión teórica para la variación del espesor de la capa límite con la distancia x en la dirección de la corriente y el número de Reynolds ��.

Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (57)Ansys-2024-Software-de-simulación-de-fluidos-Fluent-FIG- (59)

  • La expresión correspondiente para el espesor de la capa límite en una capa límite turbulenta viene dada por
  • El coeficiente de fricción local de la piel se define como la tensión cortante de la pared local dividida por la presión dinámica.
  • El coeficiente de fricción local teórico para el flujo laminar se determina mediante
  • y para el flujo turbulento, tenemos la siguiente relación

Referencias

  1. Çengel, YA, y Cimbala JM, Fundamentos y aplicaciones de mecánica de fluidos, 1.ª edición, McGraw-Hill, 2006.
  2. Richards, S., Cimbala, JM, Martin, K., ANSYS Workbench Tutorial – Capa límite en una placa plana, Penn State University, revisión del 18 de mayo de 2010.
  3. Schlichting, H., y Gersten, K., Teoría de la capa límite, octava edición revisada y ampliada, Springer, 8.
  4. White, FM, Mecánica de fluidos, 4ª edición, McGraw-Hill, 1999.

Ceremonias

  1. Utilice los resultados de la simulación de Ansys Fluent en este capítulo para determinar el espesor de la capa límite en las posiciones en el sentido de la corriente, como se muestra en la tabla siguiente. Complete la información faltante en la tabla. ���� es la velocidad de la capa límite a la distancia desde la pared igual al espesor de la capa límite y U es la velocidad de la corriente libre.
    x (metro) o (mm)

    Fluido

    o (mm)

    Teoría

    Diferencia porcentual U 8

    (EM)

    U

    (EM)

    v

    (m2/s)

    Re x
    0.2           .0000146  
    0.4           .0000146  
    0.6           .0000146  
    0.8           .0000146  
  2. Cambie el tamaño del elemento a 2 mm para la malla y compare los resultados en los gráficos XY del coeficiente de fricción superficial frente al número de Reynolds con el tamaño del elemento de 1 mm que se utilizó en este capítulo. Compare sus resultados con la teoría.
  3. Cambie la velocidad de la corriente libre a 3 m/s y cree un gráfico XY que incluya la velocidad profiles en x = 0.1, 0.3, 0.5, 0.7 y 0.9 m. Cree otro gráfico XY con progresiones de velocidad autosimilares.files para esta velocidad de corriente libre más baja y crea un gráfico XY para el coeficiente de fricción de la piel versus el número de Reynolds.
  4. Utilice los resultados de la simulación de Ansys Fluent en el ejercicio 2.3 para determinar el espesor de la capa límite en las posiciones en el sentido de la corriente, como se muestra en la tabla siguiente. Complete la información que falta en la tabla. ¿La velocidad de la capa límite a la distancia desde la pared es igual al espesor de la capa límite y U es la velocidad de la corriente libre?
    x (metro) o (mm)

    Fluido

    o (mm)

    Teoría

    Diferencia porcentual U 8

    (EM)

    U

    (EM)

    v

    (m2/s)

    Re x
    0.1           .0000146  
    0.2           .0000146  
    0.5           .0000146  
    0.7           .0000146  
    0.9           .0000146  

Tabla 2.2 Comparación entre Fluent y la teoría para el espesor de la capa límite
Cambie la velocidad de la corriente libre al valor que aparece en la tabla siguiente y cree un gráfico XY que incluya la velocidad profiles en x = 0.2, 0.4, 0.6 y 0.8 m. Cree otro gráfico XY con progresiones de velocidad autosimilares.files para su velocidad de flujo libre y cree un diagrama XY para el coeficiente de fricción de la piel versus el número de Reynolds.

Alumno Velocidad X U (EM) Máximo Rango (EM) para X Velocidad Trama
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

Descargar PDF: Manual de usuario del software de simulación de fluidos Fluent Ansys 2024

Referencias

Deja un comentario

Su dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados *