Ansys 2024 Fluent Fluid Simulation programmatūras lietotāja rokasgrāmata
2. NODAĻA. PLAKANAS PLĀKSNES ROBEŽSLĀNIS
Mērķi
- Ģeometrijas izveide Ansys Workbench programmā Ansys Fluent
- Ansys Fluent iestatīšana Laminar Steady 2D Planar Flow
- Mesh iestatīšana
- Robežnosacījumu izvēle
- Darbojas aprēķini
- Plots izmantošana, lai vizualizētu iegūto plūsmas lauku
- Salīdziniet ar teorētisko risinājumu, izmantojot Mathematica kodu
Problēmas apraksts
Šajā nodaļā mēs izmantosim Ansys Fluent, lai pētītu divdimensiju lamināro plūsmu uz horizontālas plakanas plāksnes. Plāksnes izmērs tiek uzskatīts par bezgalīgu laiduma virzienā, un tāpēc plūsma ir 2D, nevis 3D. Ieplūdes ātrums 1 m garai plāksnei ir 5 m/s, un mēs izmantosim gaisu kā šķidrumu laminārajām simulācijām. Mēs noteiksim ātrumu profiles un gabals profiles. Sāksim ar simulācijai nepieciešamās ģeometrijas izveidi.
Ansys Workbench palaišana un Fluent atlase
- Sāciet ar Ansys Workbench palaišanu. Veiciet dubultklikšķi uz Fluid Flow (Fluent), kas atrodas rīklodziņa sadaļā Analīzes sistēmas.
Tiek palaists Ansys DesignModeler
- Programmā Ansys Workbench sadaļā Projekta shēma atlasiet Ģeometrija. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz Ģeometrija un atlasiet Rekvizīti. Atlasiet 2D analīzes veids sadaļā Ģeometrijas papildu opcijas sadaļā Shematisks A2: ģeometrija rekvizīti. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz Ģeometrija sadaļā Project Schematic un atlasiet Palaist jaunu DesignModeler ģeometriju. Programmas DesignModeler izvēlnē kā garuma mērvienību atlasiet Vienības>>Milimetrs.
- Tālāk mēs izveidosim ģeometriju programmā DesignModeler. Programmas DesignModeler kreisajā pusē Tree Outline atlasiet XYPlane. Atlasiet Skatīt skici Noklikšķiniet uz cilnes Skicēšana koka kontūrā un atlasiet līniju
skSketchool. No sākuma pa labi novelciet horizontālu līniju 1,000 mm garumā. Kad sākat zīmēt līniju, sākuma vietā ir jābūt P. Tāpat pārliecinieties, ka līnijai ir H, lai tā būtu horizontāla, un C līnijas beigās. Skicēšanas opcijās atlasiet Izmēri. Noklikšķiniet uz līnijas un ievadiet 1000 mm garumu. Novelciet vertikālu līniju uz augšu 100 mm garumā, sākot no pirmās horizontālās līnijas beigu punkta. Pārliecinieties, ka jums ir P, uzsākot līniju, un V, kas norāda vertikālu līniju. Turpiniet ar 100 mm garu horizontālu līniju pa kreisi no sākuma, kam seko cita vertikāla līnija 100 mm garumā. Nākamā līnija būs horizontāla 100 mm garumā, sākot no iepriekšējās vertikālās līnijas beigu punkta un vērsta pa labi. Visbeidzot aizveriet taisnstūri ar 1,000 mm garu horizontālu līniju, kas sākas 100 mm virs sākuma un ir vērsta pa labi.
- Noklikšķiniet uz cilnes Modelēšana sadaļā Skicēšanas rīklodziņi. Izvēlnē atlasiet Koncepcija>> Virsmas no skicēm. Vadība atlasiet sešas taisnstūra malas kā pamata objektus un sadaļā Detaļas atlasiet Lietot View. Rīkjoslā noklikšķiniet uz Ģenerēt. Taisnstūris kļūst pelēks. Ar peles labo pogu noklikšķinot uz grafikas loga, atlasiet Zoom to Fit un aizveriet DesignModeler.
- Tagad mēs veiksim dubultklikšķi uz Mesh sadaļā Project Schematic programmā Ansys Workbench, lai atvērtu Meshing logu. Loga Meshing kontūrā atlasiet Mesh. Ar peles labo pogu noklikšķiniet un atlasiet Ģenerēt tīklu. Tiek izveidots rupjš acs. Grafikas loga apakšā atlasiet vienumu sistēmas>>Metric (mm, kg, N …). Izvēlnē atlasiet Mesh>> Controls>> Face Meshing. Noklikšķiniet uz dzeltenā apgabala, kas atrodas blakus vienumam Ģeometrija, kas atrodas sadaļā Detalizēta informācija par sejas savienošanu. Grafikas logā atlasiet taisnstūri. Noklikšķiniet uz pogas Lietot ģeometrijai sadaļā “Sejas savienošana”. Izvēlnē atlasiet Mesh>> Controls>> Sizing un atlasiet Edge virs grafikas loga. Atlasiet 6 taisnstūra malas. Noklikšķiniet uz Pieteikties ģeometrijai sadaļā “Detaļas par malu izmēru”. Sadaļā Definīcija sadaļā “Detalizēta informācija par malu izmēru” atlasiet Elementa lielums kā veidu, 1.0 mm elementam Element Size, Capture Curvture kā Nē un Hard kā uzvedība. Atlasiet otro novirzes veidu un ievadiet 12.0 kā novirzes faktoru. Atlasiet īsāko augšējo horizontālo malu un pielietojiet šo malu ar Reverse Bias. Izvēlnē noklikšķiniet uz Sākums>> Ģenerēt tīklu un kontūrā atlasiet Mesh. Gatavais tīkls tiek parādīts grafikas logā.
Kāpēc mēs izveidojām neobjektīvu tīklu?
Tagad mēs pārdēvēsim taisnstūra malas. Atlasiet taisnstūra kreiso malu, ar peles labo pogu noklikšķiniet un atlasiet Izveidot nosauktu atlasi.
Ievadiet ieeju kā nosaukumu un noklikšķiniet uz pogas Labi. Atkārtojiet šo darbību taisnstūra labajā vertikālajā malā un ievadiet nosaukuma kontaktligzdu. Izveidojiet nosauktu atlasi apakšējā garākā horizontālā labā mala un nosauciet to par sienu. Visbeidzot, atlasiet atlikušās trīs horizontālās malas un nosauciet tās par ideālajām sienām. Ideāla siena ir adiabātiska un bezberzes siena.
- Neobjektīva sieta izmantošanas iemesls ir tas, ka mums ir nepieciešams smalkāks tīkls tuvu sienai, kur plūsmai ir ātruma gradienti. Mēs iekļāvām arī smalkāku sietu, kur uz plakanas plāksnes sāk veidoties robežslānis. Izvēlieties File>>Eksportēt...>>Tīkla>>FLUENT ievade File>>Eksportēt no izvēlnes. Atlasiet Saglabāt kā veidu: FLUENT Ievade Files (*.msh). Ievadiet boundary-layer-mesh .msh the s file nosaukumu un noklikšķiniet uz pogas Saglabāt. Izvēlieties File>>Saglabāt projektu no izvēlnes. Nosauciet projektu Flat Plate Boundary Layer. Aizveriet Ansys Meshing logu. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz Mesh sadaļā Project Schematic un atlasiet Atjaunināt.
Tiek palaists Ansys Fluent
- Varat palaist Fluent divos dažādos veidos, veicot dubultklikšķi uz Iestatīšana sadaļā Project Schematic programmā Ansys Workbench vai savrupajā režīmā no Fluent 2024 R1 programmas Ansys 2024 R1 mapē. Ja palaižat Fluent savrupajā režīmā, jums būs jāizlasa acs. AdvānstagAnsys Fluent palaišana savrupajā režīmā ir tāda, ka varat izvēlēties sava darba direktorija atrašanās vietu, kur tiks parādīta visa izvade files tiks saglabāti, skatiet 2.6.a attēlu). Palaidiet Fluent Dimension 2D un Double Precision Solver. Sadaļā Opcijas atzīmējiet dubulto precizitāti. Iestatiet Risinātāja procesu skaitu, kas vienāds ar datora kodolu skaitu. Lai pārbaudītu fizisko kodolu skaitu, vienlaikus nospiediet taustiņus Ctrl + Shift + Esc, lai atvērtu uzdevumu pārvaldnieku. Dodieties uz cilni Performance un kreisajā kolonnā atlasiet CPU. Apakšējā labajā pusē redzēsit fizisko kodolu skaitu. Ansys Studentam ir ne vairāk kā 4 risinātāju procesi. Aizveriet uzdevumu pārvaldnieka logu. Noklikšķiniet uz pogas Sākt, lai palaistu Ansys Fluent. Noklikšķiniet uz Labi, lai aizvērtu logu Key Behavioral Changes, ja tas parādās.
Attēls 2.6a) Uzstādīšanas palaišana
Kāpēc mēs izmantojam dubultu precizitāti?
Dubultā precizitāte dos precīzākus aprēķinus nekā vienreizēja precizitāte. - Pārbaudiet tīkla mērogu, uzdevumu lapas sadaļā Mesh in General atlasot pogu Mērogs…. Pārliecinieties, vai domēna apjoms ir pareizs, un aizveriet logu Scale Mesh.
- Veiciet dubultklikšķi uz Models and Viscous (SST k-omega) sadaļā Iestatīšana kontūrā View. Izvēlieties Lamināru kā viskozo modeli. Noklikšķiniet uz Labi, lai aizvērtu logu. Veiciet dubultklikšķi uz Robežnosacījumi sadaļā Iestatīšana kontūrā View. Veiciet dubultklikšķi uz ieejas sadaļā Zona uzdevuma lapā. Izvēlieties komponentus kā ātruma specifikācijas metodi un iestatiet X-ātrumu [m/s] uz 5.
- Noklikšķiniet uz pogas Lietot, pēc tam noklikšķiniet uz pogas Aizvērt.
- Veiciet dubultklikšķi uz ideal_wall sadaļā Zones. Pārbaudiet norādīto bīdes stāvokli kā bīdes stāvokli un saglabājiet nulles vērtības noteiktajam bīdes spriegumam, jo ideāla siena ir bez berzes. Noklikšķiniet uz pogas Lietot, pēc tam noklikšķiniet uz pogas Aizvērt.
Kāpēc mēs izvēlējāmies lamināru kā viskozo modeli?
Izvēlētajam brīvās plūsmas ātrumam 5 m/s Reinoldsa skaitlis gar plāksni ir mazāks par 500,000 500,000, un tāpēc plūsma ir lamināra. Turbulenta plūsma gar plakanu plāksni notiek, ja Reinoldsa skaitļi pārsniedz XNUMX XNUMX. - Veiciet dubultklikšķi uz Metodes, kas atrodas sadaļā Risinājums kontūrā View. Atlasiet standartu spiedienam un First Order Upwind, lai iegūtu Momentum. Veiciet dubultklikšķi uz Atsauces vērtības sadaļā Iestatīšana kontūrā View. Uzdevumu lapas ieejā atlasiet Aprēķināt.
Kāpēc impulsa telpiskajai diskretizācijai mēs izmantojam pirmās kārtas augšupvēja metodi?
Pirmās kārtas pretvēja metode parasti ir mazāk precīza, bet saplūst labāk nekā otrās kārtas pretvēja metode. Parasti aprēķinu sākumā sākt ar pirmās kārtas pretvēja metodi un turpināt ar otrās kārtas pretvēja metodi. - Veiciet dubultklikšķi uz Inicializācija sadaļā Risinājums kontūrā View, atlasiet Standarta inicializācija, atlasiet Aprēķināt no ievades un noklikšķiniet uz pogas Inicializēt.
- Veiciet dubultklikšķi uz Monitori sadaļā Risinājums kontūrā View. Veiciet dubultklikšķi uz Atlikušais sadaļā Monitori kontūrā View un ievadiet 1e-9 kā absolūtos kritērijus visiem atlikumiem. Noklikšķiniet uz pogas Labi, lai aizvērtu logu. Izvēlieties File>>Saglabāt projektu no izvēlnes. Izvēlieties File>>Eksportēt>>Case… no izvēlnes. Saglabāt lietu File ar nosaukumu Plakano plākšņu robežslānis. CAS.h5
Kāpēc mēs uzstādījām absolūtos kritērijus uz 1e-9?
Parasti, jo zemāks ir absolūtais kritērijs, jo ilgāks laiks prasīs aprēķins un sniegs precīzāku risinājumu. Attēlā 2.12b) redzams, ka x-ātruma un y-ātruma vienādojumiem ir mazāki atlikumi nekā nepārtrauktības vienādojumam. Atlikušo līkņu slīpumi visiem trim vienādojumiem ir aptuveni vienādi ar strauju lejupejošu tendenci. - Veiciet dubultklikšķi uz Run Calculation sadaļā Risinājums un ievadiet 5000 iterāciju skaitam. Noklikšķiniet uz pogas Aprēķināt. Aprēķini būs pabeigti pēc 193 iterācijām, sk. 2.12.b attēlu). Noklikšķiniet uz Kopēt aktīvā loga ekrānuzņēmumu starpliktuvē, skatiet 2.12.c attēlu). Mērogotos atlikumus var ielīmēt Word dokumentā.
Pēcapstrāde
- Izvēlnē atlasiet cilni Rezultāti un sadaļā Surface atlasiet Create>>Line/Rake…. Ievadiet 0.2 — x0 (m), 0.2 — x1 (m), 0 — y0 (m) un 0.02 m — y1 (m). Ievadiet x=0.2m kā New Surface Name un noklikšķiniet uz Izveidot. Atkārtojiet šo darbību vēl trīs reizes un izveidojiet vertikālas līnijas pie x = 0.4 m ar garumu 0.04 m, x = 0.6 m ar garumu 0.06 m un x = 0.8 m ar garumu 0.08 m. Aizveriet logu.
- Veiciet dubultklikšķi uz Plots un XY Plot sadaļā Results in the Outline View. Noņemiet atzīmi no opcijas Pozīcija uz X ass un atzīmējiet pozīciju Pozīcija uz Y ass. Iestatiet Plot Direction X uz 0 un 1 Y. Izvēlieties Velocity… un X Velocity kā X ass funkciju. Sadaļā Virsmas atlasiet četras līnijas x=0.2m, x=0.4m, x=0.6m un x=0.8m.
- Logā Solution XY Plot noklikšķiniet uz pogas Axes…. Atlasiet X-ass, noņemiet atzīmi no izvēles rūtiņas Automātiskais diapazons, ievadiet 6 vienumam Maksimālais diapazons, atlasiet Vispārīgais veids sadaļā Skaitļa formāts un iestatiet Precision uz 0. Noklikšķiniet uz pogas Apply. Atlasiet Y asi, noņemiet atzīmi no izvēles rūtiņas Auto Range, ievadiet 0.01 kā Maksimālais diapazons, sadaļā Ciparu formāts atlasiet Vispārīgs veids un noklikšķiniet uz pogas Lietot. Aizveriet logu Axes.
- Logā Solution XY Plot noklikšķiniet uz pogas Curves…. Atlasiet pirmo rakstu zem Līnijas stils līknei # 0. Atzīmējiet marķiera stilu bez simbola un noklikšķiniet uz pogas Lietot. Pēc tam atlasiet līkni Nr. 1, atlasiet nākamo pieejamo līniju stila modeli, bez simbola marķiera stilam un noklikšķiniet uz pogas Lietot. Turpiniet šo atlases modeli ar nākamajām divām līknēm #2 un #3. Aizveriet logu Curves – Solution XY Plot. Logā Solution XY Plot noklikšķiniet uz pogas Saglabāt/Plot un aizveriet šo logu. Noklikšķiniet uz Kopēt aktīvā loga ekrānuzņēmumu starpliktuvē, skatiet 2.16.c attēlu).
XY diagrammu var ielīmēt Word dokumentā. Izvēlnē atlasiet cilni Lietotāja definēts un sadaļā Lauka funkcijas atlasiet Pielāgots. Nolaižamajā izvēlnē atlasiet konkrētu Operanda lauka funkciju, atlasot Mesh… un Y-Coordinate. Noklikšķiniet uz Atlasīt un ievadiet definīciju, kā parādīts 2.16.f attēlā). Lai iekļautu x koordinātu un pabeigtu lauka funkcijas definīciju, ir jāatlasa Mesh… un X Coordinate. Ievadiet eta kā jaunas funkcijas nosaukumu, noklikšķiniet uz Defi,ne un aizveriet logu. Atkārtojiet šo darbību, lai izveidotu citu pielāgota lauka funkciju. Šoreiz kā lauka funkcijas izvēlamies Velocity… un X Velocity un noklikšķiniet uz Atlasīt. Pabeidziet definīciju, kā parādīts 2.16. g) attēlā, un kā jaunās funkcijas nosaukumu ievadiet u-divided-by-freestream-velocity, noklikšķiniet uz Def, one un aizveriet logu.
Kāpēc mēs izveidojām sev līdzīgu koordinātu?
Izrādās, ka, izmantojot sev līdzīgu koordinātu, ātrums profiles dažādās plūsmas pozīcijās sabruks vienā sev līdzīgā ātruma profile kas nav atkarīgs no plūsmas atrašanās vietas. - Veiciet dubultklikšķi uz Plots un XY Plot sadaļā Results in the Outline View. Iestatiet X uz 0 un Y uz 1 kā diagrammas virzienu. Noņemiet atzīmi no opcijas Pozīcija uz X ass un noņemiet atzīmi no opcijas Pozīcija uz Y ass. Y-ass funkcijai atlasiet pielāgotās lauka funkcijas un eta un X-ass funkcijai atlasiet pielāgotās lauka funkcijas un brīvās plūsmas ātrumu. Novietojiet file blasius.dat savā darba direktorijā. Šis file var lejupielādēt no vietnes sdcpublications.com šīs grāmatas cilnē Lejupielādes. Skatiet 2.19. attēlu Mathematica kodu, ko var izmantot, lai ģenerētu teorētisko Blasius ātruma profile laminārai robežslāņa plūsmai pa plakanu plāksni. Kā bijušaisample, šajā mācību grāmatā darba direktorijs ir ifying:\Users\jmatsson. Noklikšķiniet uz Ielādēt File. Izvēlieties Files veids: Visi Files (*) un atlasiet file blasius.dat no jūsu darba direktorija. Izvēlieties četras virsmas x=0.2m, x=0.4m, x=0.6m, x=0.8m un noslogotās virsmas. file Teorija.
Noklikšķiniet uz pogas Axes…. Logā Axes-Solution XY Plot atlasiet Y-Axis un noņemiet atzīmi no Automātiski. Diapazons. Iestatiet minimālo diapazonu uz 0 un maksimālo diapazonu uz 10. Ciparu formātā iestatiet Type uz peldošu un Precizitāti uz 0. Ievadiet ass nosaukumu kā eta un noklikšķiniet uz Lietot. Atlasiet X-Axis, noņemiet atzīmi no izvēles rūtiņas Auto Range sadaļā Opcijas, ierakstiet 1.2 vienumam Maksimālais diapazons, atlasiet pludiņa veidu sadaļā Ciparu formāts un iestatiet precizitāti uz 1. Ievadiet ass nosaukumu kā u/U. Noklikšķiniet uz Lietot un aizveriet logu. Logā Solution XY Plot noklikšķiniet uz pogas Curves…. Atlasiet pirmo rakstu sadaļā Līnijas stils līknei # 0, skatiet 2.16.a attēlu). Marķiera stilam atlasiet nevienu simbolu un noklikšķiniet uz pogas Lietot. Pēc tam atlasiet līkni Nr. 1, atlasiet nākamo pieejamo līniju stila modeli, bez simbola marķiera stilam un noklikšķiniet uz pogas Lietot. Turpiniet šo atlases modeli ar nākamajām divām līknēm #2 un #3. Aizveriet logu Curves – Solution XY Plot. Logā Solution XY Plot noklikšķiniet uz pogas Saglabāt/Plot un aizveriet šo logu.
- Noklikšķiniet uz Kopēt aktīvā loga ekrānuzņēmumu starpliktuvē, skatiet 2.16.c attēlu). XY diagrammu var ielīmēt Word dokumentā. Izvēlnē atlasiet cilni Lietotāja definēts un Pielāgots. Nolaižamajā izvēlnē atlasiet konkrētu Operanda funkciju, atlasot Mesh… un X-Coordinate. Noklikšķiniet uz Atlasīt un ievadiet definīciju, kā parādīts 2.17.e attēlā). Ievadiet rex kā Jaunas funkcijas nosaukumu, noklikšķiniet uz Definēt un aizveriet logu. Veiciet dubultklikšķi uz Plots un XPlotsot sadaļā Results in Outline View. Sadaļā Plot Direction iestatiet X uz 0 un Y uz 1.
Noņemiet atzīmi no opcijas Pozīcija uz X ass un noņemiet atzīmi no izvēles rūtiņas Pozīcija uz Y ass sadaļā Opcijas. Y-ass funkcijai atlasiet sienas plūsmas un ādas berzes koeficientu, bet funkcijai XX-ass atlasiet pielāgotās lauka funkcijas un rex. Novietojiet file “Teorētiskais ādas berzes koeficients” jūsu darba direktorijā. Noklikšķiniet uz Ielādēt File. Izvēlieties Files veids: Visi Files (*) un atlasiet file "Teorētiskais ādas berzes koeficients". Sadaļā Virsmas atlasiet sienu un ielādēto file Ādas berze zem File Dati. Noklikšķiniet uz pogas Axes…. Atzīmējiet X-Axis, atzīmējiet lodziņu Log sadaļā Opcijas, ievadiet Re-x kā Axis Title un noņemiet atzīmi no Auto. Diapazons zem Opcijas iestatiet Minimums uz 100 un Maksimums līdz 1000000. Sadaļā Ciparu formāts iestatiet Type uz peldošu un Precision uz 0 un noklikšķiniet uz Apply. Atzīmējiet Y-ass, sadaļā Opcijas atzīmējiet izvēles rūtiņu Log, ievadiet Cf-x kā etiķeti un noņemiet atzīmi no Automātiski. Diapazons, iestatiet Minimu uz 0.001 un Maksimumu uz 0.1, iestatiet Tips uz peldošu, Precizitāte uz 3 un noklikšķiniet uz Lietot. Aizveriet logu. Logā Solution XY Plot noklikšķiniet uz Saglabāt/uzzīmēt. Logā Solution XY Plot noklikšķiniet uz pogas Curves…. Zem Lin atlasiet pirmo modeli. e Stils līknei # 0. Atzīmējiet marķiera stilam nevienu simbolu un noklikšķiniet uz pogas Lietot. Pēc tam atlasiet līkni Nr. 1, atlasiet nākamo pieejamo līniju stila modeli, bez simbola marķiera stilam un noklikšķiniet uz pogas Lietot. Aizveriet logu Curves – Solution XY Plot. Logā Solution XY Plot noklikšķiniet uz pogas Saglabāt/Plot un aizveriet šo logu. Noklikšķiniet uz Kopēt aktīvā loga ekrānuzņēmumu starpliktuvē, skatiet 2.16.c attēlu). XY diagrammu var ielīmēt Word dokumentā.- Teorija
- Šajā nodaļā mēs esam salīdzinājuši Ansys Fluent velocity profiles ar teorētisko Blāzija ātrumu profile laminārai plūsmai uz plakanas plāksnes. Mēs pārveidojām sienas parasto mal koordinātu par līdzības koordinātu, lai salīdzinātu profiles dažādās plūsmas vietās. Līdzības koordinātu nosaka, kur y (m) ir sienas normālā koordināta, tiek definēta ar
- kur y (m) ir sienas normālā koordināte, U (m/s) ir brīvās plūsmas ātrums, x (m) ir attālums no sienas straumes sākuma un ) m2 /s) ir sienas kinemātiskā viskozitāte. šķidrums. U (m/s) ir brīvās plūsmas ātrums, x (m) ir attālums no sienas plūsmas sākuma un m2 /s) ir šķidruma kinemātiskā viskozitāte.
Mēs izmantojām arī bezdimensiju plūsmas ātrumu u/U, kur u ir dimensijas ātrums profile.
Ansys Fluent ātruma pro u/U tika uzzīmēts pret ∟files salīdzinājumā ar Blasija teorētisko profile un tie visi sabruka uz vienas līknes saskaņā ar pašlīdzības definīciju.
Blasiusa robežslāņa vienādojums ir dots ar
Robežslāņa biezums tiek definēts kā attālums no sienas līdz vietai, kur ātrums robežslānī ir sasniedzis 99% no brīvās plūsmas vērtības.
Lamināram robežslānim orr mums ir šāda teorētiskā izteiksme robežslāņa biezuma variācijai ar straumes attālumu x un Reinoldsa skaitli ACTOR.
- Atbilstošā izteiksme robežslāņa biezumam turbulentā robežslānī ir dota ar
- Vietējo ādas berzes koeficientu definē kā vietējo sienas bīdes spriegumu, kas dalīts ar dinamisko spiedienu.
- Teorētisko lokālās berzes koeficientu laminārajai plūsmai nosaka ar
- un turbulentai plūsmai mums ir šāda sakarība
Atsauces
- Çengel, YA un Cimbala JM, Fluid Mechanics Fundamentals and Applications, 1st Edition, McGraw-Hill, 2006.
- Richards, S., Cimbala, JM, Martin, K., ANSYS Workbench apmācība — robežslānis plakanā plāksnē, Penn State University, 18. gada 2010. maijs, pārskatīšana.
- Schlichting, H. un Gersten, K., Boundary Layer Theory, 8. pārskatītais un paplašinātais izdevums, Springer, 2001.
- White, FM, Fluid Mechanics, 4. izdevums, McGraw-Hill, 1999.
Vingrinājumi
- Izmantojiet Ansys Fluent simulācijas rezultātus šajā nodaļā, lai noteiktu robežslāņa biezumu straumes pozīcijās, kā parādīts tabulā zemāk. Aizpildiet tabulā trūkstošo informāciju. ACTOR ir robežslāņa ātrums attālumā no sienas, kas vienāds ar robežslāņa biezumu, un U ir brīvās plūsmas ātrums.
x (m) o (mm) Brīvi
o (mm) Teorija
Procentu atšķirība U 8 (m/s)
U (m/s)
v (m2/s)
Re x 0.2 .0000146 0.4 .0000146 0.6 .0000146 0.8 .0000146 - Mainiet sieta elementa izmēru uz 2 mm un salīdziniet rezultātus ādas berzes koeficienta XY diagrammās ar Reinoldsa skaitli ar elementa izmēru 1 mm, kas tika izmantots šajā nodaļā. Salīdziniet rezultātus ar teoriju.
- Mainiet brīvās plūsmas ātrumu uz 3 m/s un izveidojiet XY diagrammu, iekļaujot ātrumu profiles pie x = 0.1, 0.3, 0.5, 0.7 un 0.9 m. Izveidojiet citu XY diagrammu ar sev līdzīgu ātrumu profiles šim zemākajam brīvās plūsmas ātrumam un izveidojiet XY diagrammu ādas berzes koeficientam pret Reinoldsa skaitli.
- Izmantojiet Ansys Fluent simulācijas rezultātus 2.3. uzdevumā, lai noteiktu robežslāņa biezumu straumes pozīcijās, kā parādīts tabulā zemāk. Aizpildiet tabulā trūkstošo informāciju.ir robežslāņa ātrums attālumā no sienas, kas vienāds ar robežslāņa biezumu un U ir brīvās plūsmas ātrums.
x (m) o (mm) Brīvi
o (mm) Teorija
Procentu atšķirība U 8 (m/s)
U (m/s)
v (m2/s)
Re x 0.1 .0000146 0.2 .0000146 0.5 .0000146 0.7 .0000146 0.9 .0000146
2.2. tabula Fluent un teorijas salīdzinājums robežslāņa biezumam
Mainiet brīvās straumes ātrumu uz vērtību, kas norādīta tālāk esošajā tabulā, un izveidojiet XY diagrammu, iekļaujot ātrumu profiles pie x = 0.2, 0.4, 0.6 un 0.8 m. Izveidojiet citu XY diagrammu ar sev līdzīgu ātrumu profiles jūsu bezmaksas straumes ātrumam un izveidojiet XY diagrammu ādas berzes koeficientam pret Reinoldsa skaitli.
| Students | X-ātrums U (m/s) | Maksimums Diapazons (m/s) priekš X Ātrums Sižets |
| 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 |
Lejupielādēt PDF: Ansys 2024 Fluent Fluid Simulation programmatūras lietotāja rokasgrāmata