راهنمای کاربر نرم افزار شبیه سازی سیالات روان Ansys 2024
فصل 2. لایه مرزی صفحه تخت
اهداف
- ایجاد هندسه در میز کار Ansys برای Ansys Fluent
- راه‌اندازی Ansys Fluent برای جریان صاف دوبعدی ثابت
- راه اندازی Mesh
- انتخاب شرایط مرزی
- محاسبات در حال اجرا
- استفاده از نمودارها برای تجسم میدان جریان حاصل
- مقایسه با حل نظری با استفاده از کد Mathematica
شرح مشکل
در این فصل از Ansys Fluent برای بررسی جریان آرام دوبعدی بر روی یک صفحه صاف افقی استفاده خواهیم کرد. اندازه صفحه در جهت دهانه بی نهایت در نظر گرفته می شود و بنابراین جریان به جای سه بعدی، 2 بعدی است. سرعت ورودی برای صفحه 3 متری 1 متر بر ثانیه است و ما از هوا به عنوان سیال برای شبیه سازی های آرام استفاده خواهیم کرد. سرعت pro را تعیین خواهیم کردfiles و طرح حرفه ایfileس ما با ایجاد هندسه مورد نیاز برای شبیه سازی شروع خواهیم کرد.
راه اندازی Ansys Workbench و انتخاب Fluent
- با راه اندازی Ansys Workbench شروع کنید. روی Fluid Flow (Fluent) که در قسمت Analysis Systems در جعبه ابزار قرار دارد، دوبار کلیک کنید.
راه اندازی Ansys DesignModeler
- هندسه را در قسمت طرحواره پروژه در Ansys Workbench انتخاب کنید. روی Geometry کلیک راست کرده و Properties را انتخاب کنید. نوع تجزیه و تحلیل دوبعدی را در قسمت Advanced Geometry Options در Properties of Schematic A2: Geometry انتخاب کنید. روی Geometry در Project Schematic کلیک راست کرده و Launch New DesignModeler Geometry را انتخاب کنید. Units>>Milimeter را به عنوان واحد طول از منوی DesignModeler انتخاب کنید.
- در مرحله بعد، هندسه را در DesignModeler ایجاد خواهیم کرد. XYPlane را از Tree Outline در سمت چپ در DesignModeler انتخاب کنید. Look at Sketch را انتخاب کنید روی برگه Sketching در Tree Outline کلیک کنید و خط را انتخاب کنید
skSketchool. یک خط افقی به طول 1,000 میلی متر از مبدا به سمت راست بکشید. هنگامی که شروع به کشیدن خط می کنید، مطمئن شوید که یک P در مبدا دارید. همچنین مطمئن شوید که یک H در امتداد خط داشته باشید تا افقی باشد و یک C در انتهای خط. Dimensions را در گزینه های Sketching انتخاب کنید. روی خط کلیک کنید و طول 1000 میلی متر را وارد کنید. یک خط عمودی به طول 100 میلی متر با شروع از نقطه انتهایی اولین خط افقی بکشید. مطمئن شوید که هنگام شروع خط یک P و یک خط عمودی را نشان دهید. با یک خط افقی به طول 100 میلی متر به سمت چپ از مبدا و سپس یک خط عمودی دیگر به طول 100 میلی متر ادامه دهید. خط بعدی افقی با طول 100 میلی متر خواهد بود که از نقطه انتهایی خط عمودی سابق شروع می شود و به سمت راست هدایت می شود. در نهایت، مستطیل را با یک خط افقی به طول 1,000 میلی متر که از 100 میلی متر بالاتر از مبدا شروع شده و به سمت راست هدایت می شود، ببندید.
- روی تب Modeling در قسمت Sketching Toolboxes کلیک کنید. Concept>>Surfaces را از Sketches در منو انتخاب کنید. کنترل شش لبه مستطیل را به عنوان Objects Base انتخاب کرده و Apply in Details را انتخاب کنید View. در نوار ابزار بر روی Generate کلیک کنید. مستطیل خاکستری می شود. با کلیک راست روی پنجره گرافیکی Zoom to Fit را انتخاب کنید و DesignModeler را ببندید.
- اکنون می‌خواهیم روی Mesh در زیر پروژه طرحواره در Ansys Workbench دوبار کلیک کنیم تا پنجره Meshing باز شود. Mesh را در نمای کلی پنجره Meshing انتخاب کنید. کلیک راست کرده و Generate Mesh را انتخاب کنید. یک مش درشت ایجاد می شود. Unit Systems>>Metric (mm, kg, N…) را از پایین پنجره گرافیک انتخاب کنید. Mesh>> Controls>>Face Meshing را از منو انتخاب کنید. روی ناحیه زرد رنگ کنار هندسه در زیر Scope در جزئیات مش بندی چهره کلیک کنید. مستطیل را در پنجره گرافیک انتخاب کنید. روی دکمه Apply برای هندسه در جزئیات "Face Meshing" کلیک کنید. Mesh>> Controls>>Sizing را از منو انتخاب کنید و Edge را در بالای پنجره گرافیک انتخاب کنید. 6 لبه مستطیل را انتخاب کنید. روی Apply for the Geometry در «جزئیات اندازه لبه» کلیک کنید. در قسمت تعریف در «جزئیات اندازه لبه»، اندازه عنصر را به عنوان نوع، 1.0 میلی متر برای اندازه عنصر، انحنای تصویر را به عنوان No، و سخت را به عنوان رفتار انتخاب کنید. نوع دوم Bias را انتخاب کنید و 12.0 را به عنوان Bias Factor وارد کنید. لبه افقی کوتاه تر را انتخاب کنید و این لبه را با Reverse Bias اعمال کنید. روی Home>>Generate Mesh در منو کلیک کنید و Mesh را در Outline انتخاب کنید. مش تمام شده در پنجره گرافیکی نشان داده شده است.
چرا یک مش بایاس ایجاد کردیم؟
اکنون می خواهیم نام لبه های مستطیل را تغییر دهیم. لبه سمت چپ مستطیل را انتخاب کنید، کلیک راست کرده و Create Named Selection را انتخاب کنید.
ورودی را به عنوان نام وارد کنید و روی دکمه OK کلیک کنید. این مرحله را برای لبه عمودی سمت راست مستطیل تکرار کنید و خروجی نام را وارد کنید. یک انتخاب با نام برای لبه راست افقی پایین تر ایجاد کنید و آن را دیوار بنامید. در نهایت، سه لبه افقی باقی مانده را کنترل کنید و آنها را دیوارهای ایده آل نام گذاری کنید. دیوار ایده آل یک دیوار آدیاباتیک و بدون اصطکاک است.
- دلیل استفاده از توری بایاس این است که ما به یک مش ریزتر نزدیک به دیواری که در آن شیب سرعت در جریان داریم، نیاز داریم. ما همچنین یک مش ریزتر را وارد کردیم که در آن لایه مرزی روی صفحه مسطح شروع به توسعه می کند. انتخاب کنید File>>صادرات…>>مش>>ورودی FLUENT File>> صادرات از منو. ذخیره به عنوان نوع: ورودی FLUENT را انتخاب کنید Files (*.msh). boundary-layer-mesh .msh را وارد کنید file نام ببرید و روی دکمه ذخیره کلیک کنید. انتخاب کنید File>>پروژه را از منو ذخیره کنید. نام پروژه Flat Plate Boundary Layer را نام ببرید. پنجره Ansys Meshing را ببندید. روی Mesh در Project Schematic کلیک راست کرده و Update را انتخاب کنید.
راه اندازی Ansys Fluent
- می‌توانید فلوئنت را به دو روش مختلف راه‌اندازی کنید، یا با دوبار کلیک کردن روی Setup در زیر پروژه طرحواره در Ansys Workbench یا حالت مستقل از Fluent 2024 R1 در پوشه برنامه Ansys 2024 R1. اگر فلوئنت را در حالت مستقل راه اندازی کنید، باید مش را بخوانید. یک طرفدارtagراه‌اندازی Ansys Fluent در حالت مستقل این است که می‌توانید مکان دایرکتوری کاری خود را انتخاب کنید که تمام خروجی‌ها files ذخیره خواهد شد، به شکل 2.6a مراجعه کنید. Dimension 2D و Double Precision Solver of Fluent را راه اندازی کنید. Double Precision را در قسمت Options علامت بزنید. تعداد فرآیندهای حل کننده را برابر با تعداد هسته های کامپیوتر قرار دهید. برای بررسی تعداد هسته های فیزیکی، کلیدهای Ctrl + Shift + Esc را به طور همزمان فشار دهید تا Task Manager باز شود. به تب Performance رفته و از ستون سمت چپ CPU را انتخاب کنید. تعداد هسته های فیزیکی را در سمت راست پایین مشاهده خواهید کرد. Ansys Student به حداکثر 4 فرآیند حل کننده محدود شده است. پنجره Task Manager را ببندید. بر روی دکمه Start کلیک کنید تا Ansys Fluent راه اندازی شود. روی OK کلیک کنید تا در صورت ظاهر شدن پنجره Key Behavioral Changes بسته شود.
شکل 2.6a) راه اندازی راه اندازی
چرا از دقت مضاعف استفاده می کنیم؟
دقت مضاعف محاسبات دقیق تری را نسبت به دقت تکی ارائه می دهد. - با انتخاب دکمه Scale… در زیر Mesh in General در صفحه کار، مقیاس مش را بررسی کنید. مطمئن شوید که دامنه دامنه درست است و پنجره Scale Mesh را ببندید.
- بر روی Models and Viscous (SST k-omega) در قسمت Setup در Outline دوبار کلیک کنید. View. Laminar را به عنوان مدل ویسکوز انتخاب کنید. روی OK کلیک کنید تا پنجره بسته شود. بر روی Boundary Conditions در قسمت Setup در Outline دوبار کلیک کنید View. روی ورودی زیر Zone در صفحه وظیفه دوبار کلیک کنید. Components را به عنوان Velocity Specification Method انتخاب کنید و X-Velocity [m/s] را روی 5 تنظیم کنید.
- روی دکمه Apply و سپس دکمه Close کلیک کنید.
- بر روی ideal_wall در زیر Zones دوبار کلیک کنید. برش مشخص شده را به عنوان شرایط برشی بررسی کنید و مقادیر صفر را برای تنش برشی مشخص نگه دارید زیرا یک دیوار ایده آل بدون اصطکاک است. روی دکمه Apply و سپس دکمه Close کلیک کنید.
چرا ما Laminar را به عنوان مدل ویسکوز انتخاب کردیم؟
برای سرعت جریان آزاد انتخاب شده 5 متر بر ثانیه، عدد رینولدز کمتر از 500,000 در طول صفحه است و بنابراین جریان آرام است. جریان آشفته در امتداد یک صفحه مسطح در اعداد رینولدز بالای 500,000 رخ می دهد. - روی Methods زیر Solution in Outline دوبار کلیک کنید View. استاندارد را برای فشار و First Order Upwind را برای Momentum انتخاب کنید. بر روی Reference Values در قسمت Setup in Outline دوبار کلیک کنید View. Compute را از ورودی در صفحه وظیفه انتخاب کنید.
چرا از روش First Order Upwind برای گسسته سازی فضایی تکانه استفاده می کنیم؟
روش First Order Upwind عموماً دقت کمتری دارد اما بهتر از روش Second Order Upwind همگرایی دارد. معمول است که با روش First Order Upwind در ابتدای محاسبات شروع کنید و با روش Second Order Upwind ادامه دهید. - روی Initialization زیر Solution in Outline دوبار کلیک کنید View، Standard Initialization را انتخاب کنید، از ورودی Compute را انتخاب کنید و بر روی دکمه Initialize کلیک کنید.
- بر روی Monitors در قسمت Solution in Outline دوبار کلیک کنید View. روی Residual در زیر Monitors in Outline دوبار کلیک کنید View و 1e-9 را به عنوان معیار مطلق برای همه باقیمانده ها وارد کنید. بر روی دکمه OK کلیک کنید تا پنجره بسته شود. انتخاب کنید File>>پروژه را از منو ذخیره کنید. انتخاب کنید File>>صادرات>>مورد… از منو. Save the Case File با نام لایه مرزی صفحه تخت. CAS.h5
چرا معیار مطلق را روی 1e-9 قرار دادیم؟
به طور کلی، هرچه معیار مطلق کمتر باشد، زمان محاسبه بیشتر می شود و راه حل دقیق تری ارائه می دهد. در شکل 2.12b می بینیم که معادلات سرعت x و y نسبت به معادله تداوم باقیمانده کمتری دارند. شیب منحنی های باقیمانده برای هر سه معادله با یک روند نزولی شدید تقریباً یکسان است. - روی Run Calculation زیر Solution دوبار کلیک کنید و عدد 5000 را برای تعداد تکرارها وارد کنید. بر روی دکمه محاسبه کلیک کنید. محاسبات پس از 193 تکرار کامل خواهند شد، شکل 2.12b را ببینید. روی Copy Screenshot of Active Window to Clipboard کلیک کنید، شکل 2.12c را ببینید. Scaled Residuals را می توان در یک سند Word جایگذاری کرد.
پس پردازش
- تب Results را در منو انتخاب کنید و Create>>Line/Rake… را در قسمت Surface انتخاب کنید. 0.2 برای x0 (m)، 0.2 برای x1 (m)، 0 برای y0 (m) و 0.02 m برای y1 (m) وارد کنید. x=0.2m را برای New Surface Name وارد کرده و روی Create کلیک کنید. این مرحله را سه بار دیگر تکرار کنید و خطوط عمودی در x=0.4m با طول 0.04 متر، x=0.6m با طول 0.06 متر و x=0.8m با طول 0.08 متر ایجاد کنید. پنجره را ببند
- روی Plots و XY Plot زیر Results in Outline دوبار کلیک کنید View. تیک Position on X Axis را در قسمت Options بردارید و Position on the Y-axis را علامت بزنید. جهت طرح را برای X روی 0 و 1 را برای Y تنظیم کنید. Velocity… و X Velocity را به عنوان تابع X Axis انتخاب کنید. چهار خط x=0.2m، x=0.4m، x=0.6m و x=0.8m را در قسمت Surfaces انتخاب کنید.
- روی دکمه Axes… در پنجره Solution XY Plot کلیک کنید. X-Axis را انتخاب کنید، تیک Auto Range را در زیر Options بردارید، 6 را برای Maximum Range وارد کنید، General Type را در Number Format انتخاب کنید و Precision را روی 0 قرار دهید. روی دکمه Apply کلیک کنید. Y-Axis را انتخاب کنید، تیک Auto Range را بردارید، 0.01 را برای Maximum Range وارد کنید، General Type را در Number Format انتخاب کنید و روی دکمه Apply کلیک کنید. پنجره Axes را ببندید.
- روی دکمه Curves… در پنجره Solution XY Plot کلیک کنید. اولین الگوی زیر Line Style را برای Curve # 0 انتخاب کنید. No Symbol را برای Marker Style انتخاب کنید و روی دکمه Apply کلیک کنید. سپس، منحنی شماره 1 را انتخاب کنید، الگوی موجود بعدی را برای سبک خط، بدون نماد برای سبک نشانگر انتخاب کنید و روی دکمه اعمال کلیک کنید. این الگوی انتخاب را با دو منحنی بعدی # 2 و # 3 ادامه دهید. پنجره Curves – Solution XY Plot را ببندید. روی دکمه Save/Plot در پنجره Solution XY Plot کلیک کنید و این پنجره را ببندید. روی Copy Screenshot of Active Window to Clipboard کلیک کنید، شکل 2.16c را ببینید.
طرح XY را می توان در یک سند Word جایگذاری کرد. تب User Defined را در منو و Custom را در قسمت Field Functions انتخاب کنید. با انتخاب Mesh… و Y-Coordinate یک تابع فیلد Operand خاص را از منوی کشویی انتخاب کنید. بر روی Select کلیک کنید و تعریف را مطابق شکل 2.16f وارد کنید. شما باید Mesh… و X Coordinate را انتخاب کنید تا مختصات x را شامل شود و تعریف تابع فیلد را کامل کنید. eta را به عنوان یک نام تابع جدید وارد کنید، روی Defi,ne کلیک کنید و پنجره را ببندید. این مرحله را برای ایجاد یک تابع فیلد سفارشی دیگر تکرار کنید. این بار Velocity… و X Velocity را به عنوان Functions Field انتخاب می کنیم و بر روی Select کلیک می کنیم. همانطور که در شکل 2.16g نشان داده شده است، تعریف را کامل کنید و u-divided-by-freestream-velocity را به عنوان نام تابع جدید وارد کنید، روی Def، یک کلیک کنید و پنجره را ببندید.
چرا یک مختصات خود مشابه ایجاد کردیم؟
معلوم می شود که با استفاده از یک مختصات خود مشابه، سرعت profiles در موقعیت های مختلف جریان در یک سرعت مشابه خود فرو می ریزدfile که مستقل از مکان جریان است. - روی Plots و XY Plot زیر Results in Outline دوبار کلیک کنید View. X را روی 0 و Y را روی 1 به عنوان Plot Direction تنظیم کنید. تیک Position on X Axis را بردارید و تیک Position on the Y-axis را در قسمت Options بردارید. توابع میدان سفارشی و eta را برای تابع محور Y انتخاب کنید و توابع میدان سفارشی و سرعت جریان آزاد را برای تابع محور X انتخاب کنید. قرار دهید file blasius.dat در فهرست کاری شما. این file را می توان از sdcpublications.com در برگه دانلودها برای این کتاب دانلود کرد. شکل 2.19 را برای کد Mathematica که می تواند برای تولید سرعت تئوری Blasius pro استفاده شود، ببینید.file برای جریان لایه مرزی آرام بر روی یک صفحه مسطح. به عنوان یک سابقample، در این کتاب درسی دایرکتوری کاری ：\Users\jmatsson است. روی Load کلیک کنید File. انتخاب کنید Files از نوع: همه Files (*) را انتخاب کنید file blasius.dat از دایرکتوری کاری شما. چهار سطح x=0.2m، x=0.4m، x=0.6m، x=0.8m و بارگذاری شده را انتخاب کنید file نظریه.
بر روی دکمه Axes… کلیک کنید. Y-Axis را در پنجره Axes-Solution XY Plot انتخاب کنید و علامت Auto را بردارید. محدوده Minimum Range را روی 0 و Maximum Range را روی 10 قرار دهید. Type را روی float و Precision را روی 0 در زیر Number Format قرار دهید. عنوان Axis را به صورت eta وارد کرده و روی Apply کلیک کنید. X-Axis را انتخاب کنید، تیک Auto Range را در زیر Options بردارید، 1.2 را برای Maximum Range وارد کنید، float Type را در Number Format انتخاب کنید و Precision را روی 1 قرار دهید. عنوان Axis را به صورت u/U وارد کنید. روی Apply کلیک کنید و پنجره را ببندید. روی دکمه Curves… در پنجره Solution XY Plot کلیک کنید. اولین الگوی زیر سبک خط برای منحنی شماره 0 را انتخاب کنید، به شکل 2.16a مراجعه کنید. No Symbol را برای Marker Style انتخاب کنید و روی دکمه Apply کلیک کنید. بعد، منحنی شماره 1 را انتخاب کنید، الگوی موجود بعدی را برای سبک خط، بدون نماد برای سبک نشانگر انتخاب کنید و روی دکمه اعمال کلیک کنید. این الگوی انتخاب را با دو منحنی بعدی # 2 و # 3 ادامه دهید. پنجره Curves – Solution XY Plot را ببندید. روی دکمه Save/Plot در پنجره Solution XY Plot کلیک کنید و این پنجره را ببندید.
- روی Copy Screenshot of Active Window to Clipboard کلیک کنید، شکل 2.16c را ببینید. ترسیم XY را می توان در یک سند Word جایگذاری کرد. تب User Defined را در منو و Custom را انتخاب کنید. با انتخاب Mesh… و X-Coordinate یک تابع Operand خاص را از منوی کشویی انتخاب کنید. بر روی Select کلیک کنید و تعریف را مطابق شکل 2.17e وارد کنید. rex را به عنوان New Function Name وارد کنید، روی Define کلیک کنید و پنجره را ببندید. روی Plots و XPlotsot زیر Results in Outline دوبار کلیک کنید View. X را روی 0 و Y را روی 1 در زیر Plot Direction قرار دهید.
تیک Position on X Axis را بردارید و تیک Position the on Y-axis را در زیر گزینه ها بردارید. شار دیوار و ضریب اصطکاک پوست را برای تابع محور Y و توابع میدان سفارشی و رکس را برای تابع محور XX انتخاب کنید. قرار دهید file "ضریب اصطکاک نظری پوست" در فهرست کاری شما. بر روی Load کلیک کنید File. انتخاب کنید Files از نوع: همه Files (*) را انتخاب کنید file “ضریب اصطکاک پوستی نظری”. دیوار زیر Surfaces و loaded را انتخاب کنید file اصطکاک پوست زیر File داده ها روی دکمه Axes… کلیک کنید. X-Axis را علامت بزنید، کادر Log را در قسمت Options علامت بزنید، Re-x را به عنوان Axis Title وارد کنید و علامت Auto را بردارید. محدوده را در زیر Option set Minimum به 100 و Maximum تا 1000000 قرار دهید. Type را روی float و Precision را روی 0 در زیر Number Format قرار دهید و روی Apply کلیک کنید. Y-Axis را علامت بزنید، کادر Log را در قسمت Options علامت بزنید، Cf-x را به عنوان Label وارد کنید و علامت Auto را بردارید. Range، Minimum را روی 0.001 و Maximum را روی 0.1 قرار دهید، Type را روی float، Precision را روی 3 قرار دهید و روی Apply کلیک کنید. پنجره را ببند در پنجره Solution XY Plot بر روی Save/Plot کلیک کنید. روی دکمه Curves… در پنجره Solution XY Plot کلیک کنید. الگوی اول را در زیر Lin انتخاب کنید. e Style برای Curve # 0. No Symbol for Marker Style را انتخاب کنید و روی دکمه Apply کلیک کنید. سپس منحنی شماره 1 را انتخاب کنید، الگوی موجود بعدی را برای سبک خط، بدون نماد برای سبک نشانگر انتخاب کنید و روی دکمه اعمال کلیک کنید. پنجره Curves – Solution XY Plot را ببندید. روی دکمه Save/Plot در پنجره Solution XY Plot کلیک کنید و این پنجره را ببندید. روی Copy Screenshot of Active Window to Clipboard کلیک کنید، شکل 2.16c را ببینید. طرح XY را می توان در یک سند Word جایگذاری کرد.- نظریه
- در این فصل، Ansys Fluent velocity pro را مقایسه کرده ایمfiles با سرعت Blasius نظری profile برای جریان آرام روی یک صفحه تخت. ما مختصات mal-normal mal را به مختصات مشابهی برای مقایسه pro تبدیل کردیمfileدر مکان های مختلف جریانی. مختصات شباهت با جایی که y (m) مختصات دیوار-عادی است تعریف می شود، با تعریف می شود
- که در آن y (m) مختصات دیواره نرمال، U (m/s) سرعت جریان آزاد، x (m) فاصله از مبدأ جریانی دیوار و 2) m2 /s) ویسکوزیته سینماتیکی است. مایع U (m/s) سرعت جریان آزاد، x (m) فاصله از مبدأ جریان جریان دیوار و mXNUMX/s) ویسکوزیته سینماتیکی سیال است.
ما همچنین از سرعت جریان غیربعدی u/U استفاده کردیم که در آن u سرعت بعدی pro است.file.
u/U در مقابل برای Ansys Fluent velocity pro رسم شدfileدر مقایسه با طرفدار نظری بلاسیوسfile و همه آنها طبق تعریف خود شباهت بر روی یک منحنی فرو ریختند.
معادله لایه مرزی بلاسیوس با استفاده از
ضخامت لایه مرزی به عنوان فاصله از دیوار تا محلی که سرعت در لایه مرزی به 99٪ مقدار جریان آزاد رسیده است تعریف می شود.
برای یک لایه مرزی آرام یاr، عبارت نظری زیر را برای تغییر ضخامت لایه مرزی با فاصله جریانی x و عدد رینولدز داریم.
- عبارت مربوطه برای ضخامت لایه مرزی در یک لایه مرزی آشفته با استفاده از
- ضریب اصطکاک پوست موضعی به عنوان تنش برشی دیواره موضعی تقسیم بر فشار دینامیکی تعریف می شود.
- ضریب اصطکاک موضعی نظری برای جریان آرام با تعیین می شود
- و برای جریان آشفته رابطه زیر را داریم
مراجع
- Çengel، YA، و Cimbala JM، مبانی مکانیک سیالات و کاربردها، نسخه اول، مک گراو-هیل، 1.
- Richards, S., Cimbala, JM, Martin, K., ANSYS Workbench Tutorial – Boundary Layer on a Flat Plate, Penn State University, 18 مه 2010 بازبینی.
- Schlichting, H., and Gersten, K., Boundary Layer Theory, 8th Revised and Enlarged Edition, Springer, 2001.
- وایت، FM، مکانیک سیالات، ویرایش چهارم، مک گراو-هیل، 4.
تمرینات
- از نتایج شبیه‌سازی Ansys Fluent در این فصل برای تعیین ضخامت لایه مرزی در موقعیت‌های جریانی که در جدول زیر نشان داده شده است استفاده کنید. اطلاعات گم شده را در جدول پر کنید. سرعت لایه مرزی در فاصله از دیوار برابر با ضخامت لایه مرزی و U سرعت جریان آزاد است.
x (متر) o (mm) مسلط
o (mm) نظریه
درصد اختلاف U 8 (ام‌اس)
U (ام‌اس)
v (m2/s)
Re x 0.2 0000146 0.4 0000146 0.6 0000146 0.8 0000146 - اندازه عنصر را به 2 میلی متر برای مش تغییر دهید و نتایج را در نمودارهای XY ضریب اصطکاک پوست در مقابل عدد رینولدز با اندازه عنصر 1 میلی متر که در این فصل استفاده شده است، مقایسه کنید. نتایج خود را با تئوری مقایسه کنید.
- سرعت جریان آزاد را به 3 متر بر ثانیه تغییر دهید و یک نمودار XY شامل سرعت پرو ایجاد کنیدfiles در x = 0.1، 0.3، 0.5، 0.7، و 0.9 متر. XY Plot دیگری با سرعت مشابه خود ایجاد کنیدfiles برای این سرعت جریان آزاد کمتر و یک نمودار XY برای ضریب اصطکاک پوست در برابر عدد رینولدز ایجاد کنید.
- از نتایج شبیه‌سازی Ansys Fluent در تمرین 2.3 برای تعیین ضخامت لایه مرزی در موقعیت‌های جریانی که در جدول زیر نشان داده شده است استفاده کنید. اطلاعات گم شده را در جدول پر کنید. سرعت لایه مرزی در فاصله از دیوار برابر با ضخامت لایه مرزی است و U سرعت جریان آزاد است.
x (متر) o (mm) مسلط
o (mm) نظریه
درصد اختلاف U 8 (ام‌اس)
U (ام‌اس)
v (m2/s)
Re x 0.1 0000146 0.2 0000146 0.5 0000146 0.7 0000146 0.9 0000146
جدول 2.2 مقایسه بین فلوئنت و تئوری برای ضخامت لایه مرزی
سرعت جریان آزاد را به مقدار ذکر شده در جدول زیر تغییر دهید و یک XY Plot شامل velocity pro ایجاد کنید.files در x = 0.2، 0.4، 0.6، و 0.8 متر. XY Plot دیگری با سرعت مشابه خود ایجاد کنیدfiles برای سرعت جریان آزاد شما و یک نمودار XY برای ضریب اصطکاک پوست در برابر عدد رینولدز ایجاد کنید.
| دانشجو | X-Velocity U (ام‌اس) | حداکثر محدوده (ام‌اس) برای X سرعت طرح |
| 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 |
بارگیری PDF: راهنمای کاربر نرم افزار شبیه سازی سیالات روان Ansys 2024