LOGO Ansys

Panduan Pengguna Perangkat Lunak Simulasi Fluida Ansys 2024 Fluent

Ansys-2024-Fluent-Fluid-Simulation-Software-PRODUK

BAB 2. LAPISAN BATAS PELAT DATAR

Tujuan

  • Membuat Geometri di Ansys Workbench untuk Ansys Fluent
  • Menyiapkan Ansys Fluent untuk Laminar Steady 2D Planar Flow
  • Menyiapkan Mesh
  • Memilih Kondisi Batas
  • Perhitungan Berjalan
  • Menggunakan Plot untuk Memvisualisasikan Hasil Medan Aliran
  • Bandingkan dengan Solusi Teoretis menggunakan Kode Mathematica

Deskripsi Masalah
Dalam bab ini, kita akan menggunakan Ansys Fluent untuk mempelajari aliran laminar dua dimensi pada pelat datar horizontal. Ukuran pelat dianggap tak terbatas dalam arah bentang dan oleh karena itu alirannya adalah 2D, bukan 3D. Kecepatan masuk untuk pelat sepanjang 1 m adalah 5 m/s dan kita akan menggunakan udara sebagai fluida untuk simulasi laminar. Kita akan menentukan kecepatanfiles dan plot profiles. Kita akan mulai dengan membuat geometri yang dibutuhkan untuk simulasi.

Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (1)

Meluncurkan Ansys Workbench dan Memilih Fluent

  1. Mulailah dengan meluncurkan Ansys Workbench. Klik dua kali pada Fluid Flow (Fluent) yang terletak di bawah Analysis Systems di Toolbox.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (2)
    Meluncurkan Ansys DesignModelerAnsys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (3)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (4)
  2. Pilih Geometri di bawah Project Schematic di Ansys Workbench. Klik kanan pada Geometri dan pilih Properti. Pilih Jenis Analisis 2D di bawah Opsi Geometri Lanjutan di Properti Skema A2: Geometri. Klik kanan pada Geometri di Project Schematic dan pilih Luncurkan Geometri DesignModeler Baru. Pilih Unit>>Millimeter sebagai satuan panjang dari menu di DesignModeler.
  3. Selanjutnya, kita akan membuat geometri di DesignModeler. Pilih XYPlane dari Tree Outline di sisi kiri di DesignModeler. Pilih Look at Sketch. Klik pada tab Sketching di Tree Outline dan pilih Line. Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (5)skSketchool. Gambar garis horizontal sepanjang 1,000 mm dari titik asal ke kanan. Pastikan Anda memiliki P di titik asal saat mulai menggambar garis. Pastikan juga Anda memiliki H di sepanjang garis sehingga horizontal dan C di ujung garis. Pilih Dimensi dalam opsi Sketsa. Klik garis dan masukkan panjang 1000 mm. Gambar garis vertikal ke atas sepanjang 100 mm yang dimulai dari titik akhir garis horizontal pertama. Pastikan Anda memiliki P saat memulai garis dan V yang menunjukkan garis vertikal. Lanjutkan dengan garis horizontal sepanjang 100 mm ke kiri dari titik asal diikuti oleh garis vertikal lain sepanjang 100 mm. Garis berikutnya akan horizontal dengan panjang 100 mm yang dimulai dari titik akhir garis vertikal sebelumnya dan diarahkan ke kanan. Terakhir, tutup persegi panjang dengan garis horizontal sepanjang 1,000 mm yang dimulai 100 mm di atas titik asal dan diarahkan ke kanan.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (6)
  4. Klik pada tab Modeling di bawah Sketching Toolboxes. Pilih Concept>>Surfaces from Sketches di menu. Pilih enam sisi persegi panjang sebagai Base Objects dan pilih Apply in Details. ViewKlik Generate di bilah alat. Persegi panjang akan berubah menjadi abu-abu. Klik kanan jendela grafis, pilih Zoom to Fit, lalu tutup DesignModeler.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (9)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (10)
  5. Bahasa Indonesia: Sekarang kita akan mengklik dua kali pada Mesh di bawah Project Schematic di Ansys Workbench untuk membuka jendela Meshing. Pilih Mesh di Outline jendela Meshing. Klik kanan dan pilih Generate Mesh. Mesh kasar dibuat. Pilih Unit Systems>>Metric (mm, kg, N …) dari bagian bawah jendela grafis. Pilih Mesh>> Controls>>Face Meshing dari menu. Klik pada wilayah kuning di sebelah Geometry di bawah Scope di Details of Face Meshing. Pilih persegi panjang di jendela grafis. Klik tombol Apply untuk Geometry di Details dari “Face Meshing”. Pilih Mesh>> Controls>>Sizing dari menu dan pilih Edge di atas jendela grafis. Pilih 6 sisi persegi panjang. Klik Apply untuk Geometry di “Details of Edge Sizing”. Di bawah Definition di “Details of Edge Sizing”, pilih Element Size sebagai Type, 1.0 mm untuk Element Size, Capture Curvature sebagai No, dan Hard sebagai Behavior. Pilih Jenis Bias kedua dan masukkan 12.0 sebagai Faktor Bias. Pilih tepi horizontal atas yang lebih pendek dan Terapkan tepi ini dengan Bias Terbalik. Klik Beranda>>Buat Jaring di menu dan pilih Jaring di Garis Besar. Jaring yang sudah jadi ditampilkan di jendela grafik.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (11)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (12)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (14)
    Mengapa kami menciptakan jaring yang bias?
    Sekarang kita akan mengganti nama tepi persegi panjang. Pilih tepi kiri persegi panjang, klik kanan, lalu pilih Buat Pilihan Bernama.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (15)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (16) Masukkan inlet sebagai nama dan klik tombol OK. Ulangi langkah ini untuk tepi vertikal kanan persegi panjang dan masukkan nama outlet. Buat pilihan bernama untuk tepi horizontal kanan bawah yang lebih panjang dan beri nama dinding. Terakhir, pilih kontrol tiga tepi horizontal yang tersisa dan beri nama dinding ideal. Dinding ideal adalah dinding adiabatik dan tanpa gesekan.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (17)
  6. Alasan penggunaan jaring bias adalah karena kita memerlukan jaring yang lebih halus di dekat dinding tempat kita memiliki gradien kecepatan dalam aliran. Kami juga menyertakan jaring yang lebih halus di tempat lapisan batas mulai terbentuk pada pelat datar. Pilih File>>Ekspor…>>Mesh>>Input FLUENT File>>Ekspor dari menu. Pilih Simpan sebagai jenis: Input FLUENT Files (*.msh). Masukkan boundary-layer-mesh .msh s file nama dan klik tombol Simpan. Pilih File>>Simpan Proyek dari menu. Beri nama proyek Flat Plate Boundary Layer. Tutup jendela Ansys Meshing. Klik kanan pada Mesh di Project Schematic dan pilih Update.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (18)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (19)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (20)
    Meluncurkan Ansys FluentAnsys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (21)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (22)
  7. Anda dapat memulai Fluent dengan dua cara berbeda, baik dengan mengklik dua kali pada Setup di bawah Project Schematic di Ansys Workbench atau mode mandiri dari Fluent 2024 R1 di folder aplikasi Ansys 2024 R1. Anda perlu membaca mesh jika Anda memulai Fluent dalam mode mandiri.tagCara memulai Ansys Fluent dalam mode mandiri adalah Anda dapat memilih lokasi Direktori Kerja tempat semua output files akan disimpan, lihat Gambar 2.6a). Luncurkan Dimension 2D dan Double Precision Solver dari Fluent. Centang Double Precision di bawah Options. Tetapkan jumlah Solver Processes sama dengan jumlah inti komputer. Untuk memeriksa jumlah inti fisik, tekan tombol Ctrl + Shift + Esc secara bersamaan untuk membuka Task Manager. Buka tab Performance dan pilih CPU dari kolom kiri. Anda akan melihat jumlah inti fisik di sisi kanan bawah. Ansys Student dibatasi hingga maksimum 4 proses solver. Tutup jendela Task Manager. Klik tombol Start untuk meluncurkan Ansys Fluent. Klik OK untuk menutup jendela Key Behavioral Changes jika muncul.
    Gambar 2.6a) Pengaturan PeluncuranAnsys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (23)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (24)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (25)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (26)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (27)Mengapa kita menggunakan presisi ganda?
    Presisi ganda akan memberikan perhitungan yang lebih akurat daripada presisi tunggal.
  8. Periksa skala mesh dengan memilih tombol Scale… di bawah Mesh pada General di Halaman Tugas. Pastikan Domain Extent sudah benar dan tutup jendela Scale Mesh.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (28)
  9. Klik dua kali pada Model dan Viscous (SST k-omega) di bawah Setup di Outline View. Pilih Laminar sebagai Viscous Model. Klik OK untuk menutup jendela. Klik dua kali pada Boundary Conditions di bawah Setup di Outline View. Klik dua kali pada inlet di bawah Zone pada Task Page. Pilih Components sebagai Velocity Specification Method dan atur X-Velocity [m/s] ke 5.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (29)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (30)
  10. Klik tombol Terapkan diikuti tombol Tutup.
  11. Klik dua kali pada ideal_wall di bawah Zones. Centang Specified Shear sebagai Shear Condition dan pertahankan nilai nol untuk tegangan geser tertentu karena dinding ideal tidak memiliki gesekan. Klik tombol Apply diikuti dengan tombol Close.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (31)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (32)
    Mengapa kami memilih Laminar sebagai Model Viscous?
    Untuk kecepatan aliran bebas yang dipilih 5 m/s, bilangan Reynolds kurang dari 500,000 sepanjang pelat dan alirannya bersifat laminar. Aliran turbulen sepanjang pelat datar terjadi pada bilangan Reynolds di atas 500,000.
  12. Klik dua kali pada Metode di bawah Solusi di Garis Besar View. Pilih Standar untuk Tekanan dan First Order Upwind untuk Momentum. Klik dua kali pada Nilai Referensi di bawah Setup di Outline ViewPilih Hitung dari inlet di Halaman Tugas.
    Mengapa kita menggunakan metode First Order Upwind untuk Diskritisasi Spasial Momentum?
    Metode First Order Upwind umumnya kurang akurat tetapi konvergennya lebih baik daripada metode Second Order Upwind. Merupakan praktik umum untuk memulai dengan metode First Order Upwind di awal perhitungan dan melanjutkan dengan metode Second Order Upwind.
  13. Klik dua kali pada Inisialisasi di bawah Solusi di Garis Besar View, pilih Inisialisasi Standar, pilih Hitung dari saluran masuk, dan klik tombol Inisialisasi.
  14. Klik dua kali pada Monitor di bawah Solusi di Garis Besar ViewKlik dua kali pada Residual di bawah Monitor di Outline View dan masukkan 1e-9 sebagai Kriteria Mutlak untuk semua Residual. Klik tombol OK untuk menutup jendela. Pilih File>>Simpan Proyek dari menu. Pilih File>>Ekspor>>Kasus… dari menu. Simpan Kasus File dengan nama Flat Plate Boundary Layer. CAS.h5
    Mengapa kami menetapkan Kriteria Absolut ke 1e-9?
    Umumnya, semakin rendah kriteria absolut, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk perhitungan dan memberikan solusi yang lebih tepat. Kita lihat pada Gambar 2.12b) bahwa persamaan kecepatan-x dan kecepatan-y memiliki residual yang lebih rendah daripada persamaan kontinuitas. Kemiringan kurva residual untuk ketiga persamaan tersebut hampir sama dengan tren penurunan yang tajam.
  15. Klik dua kali pada Run Calculation di bawah Solution dan masukkan 5000 untuk Number of Iterations. Klik tombol Calculate. Perhitungan akan selesai setelah 193 iterasi, lihat Gambar 2.12b). Klik Copy Screenshot of Active Window to Clipboard, lihat Gambar 2.12c). Scaled Residuals dapat ditempel ke dalam dokumen Word.
    Pasca-PemrosesanAnsys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (33)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (34)
  16. Pilih tab Hasil di menu dan pilih Buat>>Garis/Rake… di bawah Permukaan. Masukkan 0.2 untuk x0 (m), 0.2 untuk x1 (m), 0 untuk y0 (m), dan 0.02 m untuk y1 (m). Masukkan x=0.2m untuk Nama Permukaan Baru dan klik Buat. Ulangi langkah ini tiga kali lagi dan buat garis vertikal pada x=0.4m dengan panjang 0.04 m, x=0.6m dengan panjang 0.06 m, dan x=0.8m dengan panjang 0.08 m. Tutup jendela.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (42)
  17. Klik dua kali pada Plot dan Plot XY di bawah Hasil di Garis Besar View. Hapus centang Posisi pada Sumbu X di bawah Opsi dan centang Posisi pada sumbu Y. Atur Arah Plot untuk X ke 0 dan 1 untuk Y. Pilih Kecepatan… dan Kecepatan X sebagai Fungsi Sumbu X. Pilih empat garis x=0.2m, x=0.4m, x=0.6m, dan x=0.8m di bawah Permukaan.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (43)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (44)
  18. Klik tombol Axes… di jendela Solution XY Plot. Pilih Sumbu X, hapus centang Auto Range di bawah Options, masukkan 6 untuk Maximum Range, pilih General Type di bawah Number Format, dan atur Precision ke 0. Klik tombol Apply. Pilih Sumbu Y, hapus centang Auto Range, masukkan 0.01 untuk Maximum Range, pilih General Type di bawah Number Format, dan klik tombol Apply. Tutup jendela Axes.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (45)
  19. Klik tombol Curves… di jendela Solution XY Plot. Pilih pola pertama di bawah Line Style untuk Curve # 0. Pilih no Symbol untuk Marker Style dan klik tombol Apply. Selanjutnya, pilih Curve # 1, pilih Pattern yang tersedia berikutnya untuk Line Style, no Symbol untuk Marker Style, dan klik tombol Apply. Lanjutkan pola pilihan ini dengan dua kurva berikutnya # 2 dan # 3. Tutup jendela Curves – Solution XY Plot. Klik tombol Save/Plot di jendela Solution XY Plot dan Tutup jendela ini. Klik Copy Screenshot of Active Window to Clipboard, lihat Gambar 2.16c).Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (46)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (47) Plot XY dapat ditempel ke dalam dokumen Word. Pilih tab User Defined di menu dan Custom di bawah Field Functions. Pilih Operand Field Function tertentu dari menu drop-down dengan memilih Mesh… dan Y-Coordinate. Klik Select dan masukkan definisi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.16f). Anda perlu memilih Mesh… dan X Coordinate untuk menyertakan koordinat x dan melengkapi definisi fungsi field. Masukkan eta sebagai New Function Name, klik Defi,ne, dan tutup jendela. Ulangi langkah ini untuk membuat fungsi field kustom lainnya. Kali ini, kita pilih Velocity… dan X Velocity sebagai Field Functions dan klik Select. Lengkapi Definition seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.16g) dan masukkan u-divided-by-freestream-velocity sebagai New Function Name, klik Def, one, dan tutup jendela.
    Mengapa kami menciptakan koordinat yang serupa dengan dirinya sendiri?
    Ternyata dengan menggunakan koordinat yang mirip dirinya sendiri, kecepatan profiles pada posisi aliran yang berbeda akan runtuh pada satu kecepatan yang serupa dengan dirinya sendirifile yang tidak bergantung pada lokasi aliran sungai.
  20. Klik dua kali pada Plot dan Plot XY di bawah Hasil di Garis Besar View. Atur X ke 0 dan Y ke 1 sebagai Plot Direction. Hapus centang Position on X Axis dan hapus centang Position on Y-axis di bawah Options. Pilih Custom Field Functions dan eta untuk Y-Axis Function dan pilih Custom Field Functions dan udivided-by-freestream-velocity untuk X-Axis Function. Tempatkan file blasius.dat di direktori kerja Anda. Ini file dapat diunduh dari sdcpublications.com di bawah tab Unduhan untuk buku ini. Lihat Gambar 2.19 untuk kode Mathematica yang dapat digunakan untuk menghasilkan persamaan kecepatan Blasius teoritis.file untuk aliran lapisan batas laminar di atas pelat datar. Sebagai contohample, dalam buku teks ini direktori kerjanya adalah ܥ:\Users\jmatsson. Klik Load File. Pilih Files bertipe: Semua Files (*) dan pilih file blasius.dat dari direktori kerja Anda. Pilih empat permukaan x=0.2m, x=0.4m, x=0.6m, x=0.8m, dan yang dimuat file Teori.
    Klik tombol Axes… Pilih Y-Axis di jendela Axes-Solution XY Plot dan hapus centang Auto. Range. Atur Minimum Range ke 0 dan Maximum Range ke 10. Atur Type ke float dan Precision ke 0 di bawah Number Format. Masukkan Axis Title sebagai eta dan klik Apply. Pilih X-Axis, hapus centang Auto Range di bawah Options, masukkan 1.2 untuk Maximum Range, pilih float Type di bawah Number Format, dan atur Precision ke 1. Masukkan Axis Title sebagai u/U. Klik Apply dan Tutup jendela. Klik tombol Curves… di jendela Solution XY Plot. Pilih pola pertama di bawah Line Style untuk Curve # 0, lihat Gambar 2.16a). Pilih no Symbol untuk Marker Style dan klik tombol Apply. Selanjutnya pilih Curve # 1, pilih Pattern berikutnya yang tersedia untuk Line Style, no Symbol untuk Marker Style, dan klik tombol Apply. Lanjutkan pola seleksi ini dengan dua kurva berikutnya #2 dan #3. Tutup jendela Plot Kurva – Solusi XY. Klik tombol Simpan/Plot di jendela Plot Solusi XY dan tutup jendela ini.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (48)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (49)
  21. Klik Salin Cuplikan Layar Jendela Aktif ke Papan Klip, lihat Gambar 2.16c). Plot XY dapat ditempel ke dokumen Word. Pilih tab User Defined di menu dan Custom. Pilih fungsi Operand tertentu dari menu drop-down dengan memilih Mesh… dan X-Coordinate. Klik Select dan masukkan definisi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.17e). Masukkan rex sebagai Nama Fungsi Baru, klik Define, dan Tutup jendela. Klik dua kali Plots and XPlotsot di bawah Results in the Outline ViewAtur X ke 0 dan Y ke 1 pada Arah Plot.
  22. Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (50)Hapus centang Posisi pada Sumbu X dan hapus centang Posisi pada sumbu Y di bawah Opsi. Pilih Fluks Dinding dan Koefisien Gesekan Kulit untuk Fungsi Sumbu Y dan pilih Fungsi Bidang Kustom dan rex untuk Fungsi Sumbu XX. Tempatkan file “Koefisien Gesekan Kulit Teoritis” di direktori kerja Anda. Klik Load File. Pilih Files bertipe: Semua Files (*) dan pilih file “Koefisien Gesekan Kulit Teoretis”. Pilih dinding di bawah Permukaan dan yang dimuat file Gesekan Kulit di Bawah File Data. Klik tombol Axes…. Centang Sumbu-X, centang kotak untuk Log di bawah Opsi, masukkan Re-x sebagai Judul Sumbu, dan hapus centang Otomatis. Rentang di bawah Opsi, atur Minimum ke 100 dan Maksimum ke 1000000. Atur Jenis ke float dan Presisi ke 0 di bawah Format Angka dan klik Terapkan. Centang Sumbu-Y, centang kotak untuk Log di bawah Opsi, masukkan Cf-x sebagai Label, dan hapus centang Otomatis. Rentang, atur Minimum ke 0.001 dan Maksimum ke 0.1, atur Jenis ke float, Presisi ke 3, dan klik Terapkan. Tutup jendela. Klik Simpan/Plot di jendela Plot Solusi XY. Klik tombol Kurva… di jendela Plot Solusi XY. Pilih pola pertama di bawah Gaya Lini untuk Kurva # 0. Pilih tanpa Simbol untuk Gaya Penanda dan klik tombol Terapkan. Selanjutnya pilih Kurva # 1, pilih Pola berikutnya yang tersedia untuk Gaya Garis, tanpa Simbol untuk Gaya Penanda, dan klik tombol Terapkan. Tutup jendela Curves – Solution XY Plot. Klik tombol Save/Plot di jendela Solution XY Plot dan tutup jendela ini. Klik Copy Screenshot of Active Window to Clipboard, lihat Gambar 2.16c). XY Plot dapat ditempel ke dalam dokumen Word.
  23. Teori
  24. Pada bab ini, kami telah membandingkan Ansys Fluent velocity profiles dengan kecepatan Blasius teoritis profile untuk aliran laminar pada pelat datar. Kami mengubah koordinat mal normal dinding menjadi koordinat kesamaan untuk perbandingan profiles pada lokasi aliran yang berbeda. Koordinat kesamaan didefinisikan oleh dimana y (m) adalah koordinat normal dinding, didefinisikan oleh Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (51)
  25. di mana y (m) adalah koordinat normal dinding, U (m/s) adalah kecepatan aliran bebas, x (m) adalah jarak dari asal aliran dinding dan ߥ) m2 /s) adalah viskositas kinematik fluida. U (m/s) adalah kecepatan aliran bebas, x (m) adalah jarak dari asal aliran dinding dan m2 /s) adalah viskositas kinematik fluida.Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (52)

Kami juga menggunakan kecepatan aliran non-dimensi u/U dimana u adalah kecepatan dimensi profile.

Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (53)u/U diplotkan versus ߟ untuk Ansys Fluent velocity profiles dibandingkan dengan teori Blasiusfile dan semuanya runtuh pada kurva yang sama sesuai definisi kesamaan diri.

Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (54) Persamaan lapisan batas Blasius diberikan oleh

Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (55)Ketebalan lapisan batas didefinisikan sebagai jarak dari dinding ke lokasi di mana kecepatan di lapisan batas telah mencapai 99% dari nilai aliran bebas.

Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (56)Untuk lapisan batas laminar orr kita mempunyai ekspresi teoritis berikut untuk variasi ketebalan lapisan batas dengan jarak aliran x dan bilangan Reynolds ܴ.

Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (57)Ansys-2024-Perangkat Lunak-Simulasi-Fluida-Fluent-Gbr- (59)

  • Ekspresi yang sesuai untuk ketebalan lapisan batas dalam lapisan batas turbulen diberikan oleh
  • Koefisien gesekan kulit lokal didefinisikan sebagai tegangan geser dinding lokal dibagi dengan tekanan dinamis.
  • Koefisien gesekan lokal teoritis untuk aliran laminar ditentukan oleh
  • dan untuk aliran turbulen, kita memiliki hubungan berikut

Referensi

  1. Çengel, YA, dan Cimbala JM, Dasar-Dasar dan Aplikasi Mekanika Fluida, Edisi Pertama, McGraw-Hill, 1.
  2. Richards, S., Cimbala, JM, Martin, K., Tutorial ANSYS Workbench – Lapisan Batas pada Pelat Datar, Universitas Negeri Pennsylvania, Revisi 18 Mei 2010.
  3. Schlichting, H., dan Gersten, K., Teori Lapisan Batas, Edisi Revisi dan Diperluas ke-8, Springer, 2001.
  4. White, FM, Mekanika Fluida, Edisi ke-4, McGraw-Hill, 1999.

Latihan

  1. Gunakan hasil dari simulasi Ansys Fluent dalam bab ini untuk menentukan ketebalan lapisan batas pada posisi searah aliran seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah ini. Isi informasi yang hilang dalam tabel. ܷ adalah kecepatan lapisan batas pada jarak dari dinding yang sama dengan ketebalan lapisan batas dan U adalah kecepatan aliran bebas.
    x (M) o (mm)

    Fasih

    o (mm)

    Teori

    Perbedaan Persen U 8

    (MS)

    U

    (MS)

    v

    (m2/S)

    Re x
    0.2           .0000146  
    0.4           .0000146  
    0.6           .0000146  
    0.8           .0000146  
  2. Ubah ukuran elemen menjadi 2 mm untuk jaring dan bandingkan hasilnya dalam Plot XY koefisien gesekan kulit versus bilangan Reynolds dengan ukuran elemen 1 mm yang digunakan dalam bab ini. Bandingkan hasil Anda dengan teori.
  3. Ubah kecepatan aliran bebas menjadi 3 m/s dan buat Plot XY termasuk kecepatan profiles pada x = 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, dan 0.9 m. Buat Plot XY lain dengan persamaan kecepatan yang serupafiles untuk kecepatan aliran bebas yang lebih rendah ini dan buat Plot XY untuk koefisien gesekan kulit versus bilangan Reynolds.
  4. Gunakan hasil dari simulasi Ansys Fluent dalam Latihan 2.3 untuk menentukan ketebalan lapisan batas pada posisi searah aliran seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah ini. Isi informasi yang hilang dalam tabel.adalah kecepatan lapisan batas pada jarak dari dinding sama dengan ketebalan lapisan batas dan U adalah kecepatan aliran bebas.
    x (M) o (mm)

    Fasih

    o (mm)

    Teori

    Perbedaan Persen U 8

    (MS)

    U

    (MS)

    v

    (m2/S)

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

Tabel 2.2 Perbandingan antara Fluent dan teori untuk ketebalan lapisan batas
Ubah kecepatan aliran bebas ke nilai yang tercantum dalam tabel di bawah ini dan buat Plot XY termasuk kecepatan pro.files pada x = 0.2, 0.4, 0.6, dan 0.8 m. Buat Plot XY lain dengan persamaan kecepatan yang serupafiles untuk kecepatan aliran bebas Anda dan buat Plot XY untuk koefisien gesekan kulit versus bilangan Reynolds.

Murid Kecepatan X U (MS) Maksimum Jangkauan (MS) untuk X Kecepatan Merencanakan
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

Unduhan PDF: Panduan Pengguna Perangkat Lunak Simulasi Fluida Ansys 2024 Fluent

Referensi

Tinggalkan komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Bidang yang wajib diisi ditandai *