Hướng dẫn sử dụng phần mềm mô phỏng chất lỏng Ansys 2024 Fluent
CHƯƠNG 2. LỚP BIÊN GIỚI TẤM PHẲNG
Mục tiêu
- Tạo hình học trong Ansys Workbench cho Ansys Fluent
- Thiết lập Ansys Fluent cho dòng chảy phẳng 2D ổn định theo tầng
- Thiết lập lưới
- Chọn điều kiện biên giới
- Chạy tính toán
- Sử dụng biểu đồ để trực quan hóa trường dòng chảy kết quả
- So sánh với Giải pháp lý thuyết sử dụng Mã Mathematica
Mô tả vấn đề
Trong chương này, chúng ta sẽ sử dụng Ansys Fluent để nghiên cứu dòng chảy tầng hai chiều trên một tấm phẳng nằm ngang. Kích thước của tấm được coi là vô hạn theo hướng nhịp và do đó dòng chảy là 2D thay vì 3D. Vận tốc đầu vào cho tấm dài 1 m là 5 m/s và chúng ta sẽ sử dụng không khí làm chất lỏng cho mô phỏng tầng. Chúng ta sẽ xác định vận tốc profiles và vẽ sơ đồ profiles. Chúng ta sẽ bắt đầu bằng cách tạo hình học cần thiết cho mô phỏng.
Khởi chạy Ansys Workbench và chọn Fluent
- Bắt đầu bằng cách khởi chạy Ansys Workbench. Nhấp đúp vào Fluid Flow (Fluent) nằm trong Analysis Systems trong Toolbox.
Ra mắt Ansys DesignModeler
- Chọn Geometry trong Project Schematic trong Ansys Workbench. Nhấp chuột phải vào Geometry và chọn Properties. Chọn 2D Analysis Type trong Advanced Geometry Options trong Properties của Schematic A2: Geometry. Nhấp chuột phải vào Geometry trong Project Schematic và chọn Launch New DesignModeler Geometry. Chọn Units>>Millimeter làm đơn vị độ dài từ menu trong DesignModeler.
- Tiếp theo, chúng ta sẽ tạo hình học trong DesignModeler. Chọn XYPlane từ Tree Outline ở phía bên trái trong DesignModeler. Chọn Look at Sketch Nhấp vào tab Sketching trong Tree Outline và chọn Line
skSkechool. Vẽ một đường ngang dài 1,000 mm từ gốc sang phải. Đảm bảo bạn có chữ P tại gốc khi bạn bắt đầu vẽ đường. Ngoài ra, đảm bảo bạn có chữ H dọc theo đường sao cho nó nằm ngang và chữ C ở cuối đường. Chọn Kích thước trong tùy chọn Phác thảo. Nhấp vào đường và nhập chiều dài 1000 mm. Vẽ một đường thẳng đứng hướng lên trên dài 100 mm bắt đầu từ điểm cuối của đường ngang đầu tiên. Đảm bảo bạn có chữ P khi bắt đầu đường và chữ V biểu thị đường thẳng đứng. Tiếp tục với một đường ngang dài 100 mm sang trái từ gốc theo sau là một đường thẳng đứng khác dài 100 mm. Đường tiếp theo sẽ nằm ngang với chiều dài 100 mm bắt đầu từ điểm cuối của đường thẳng đứng trước đó và hướng sang phải. Cuối cùng, đóng hình chữ nhật bằng một đường ngang dài 1,000 mm bắt đầu cách gốc 100 mm và hướng sang phải.
- Nhấp vào tab Modeling trong Sketching Toolboxes. Chọn Concept>>Surfaces từ Sketches trong menu. Control chọn sáu cạnh của hình chữ nhật làm Base Objects và chọn Apply trong Details View. Nhấp vào Generate trên thanh công cụ. Hình chữ nhật chuyển sang màu xám. Nhấp chuột phải vào cửa sổ đồ họa, chọn Zoom to Fit và đóng DesignModeler.
- Bây giờ chúng ta sẽ nhấp đúp vào Mesh trong Project Schematic trong Ansys Workbench để mở cửa sổ Meshing. Chọn Mesh trong Outline của cửa sổ Meshing. Nhấp chuột phải và chọn Generate Mesh. Một lưới thô được tạo ra. Chọn Unit Systems>>Metric (mm, kg, N …) từ dưới cùng của cửa sổ đồ họa. Chọn Mesh>>Controls>>Face Meshing từ menu. Nhấp vào vùng màu vàng bên cạnh Geometry trong Scope trong Details of Face Meshing. Chọn hình chữ nhật trong cửa sổ đồ họa. Nhấp vào nút Apply cho Geometry trong Details of “Face Meshing”. Chọn Mesh>>Controls>>Sizing từ menu và chọn Edge phía trên cửa sổ đồ họa. Chọn 6 cạnh của hình chữ nhật. Nhấp vào Apply cho Geometry trong “Details of Edge Sizing”. Trong Definition trong “Details of Edge Sizing”, chọn Element Size làm Type, 1.0 mm cho Element Size, Capture Curvature làm No và Hard làm Behavior. Chọn Bias Type thứ hai và nhập 12.0 làm Bias Factor. Chọn cạnh ngang ngắn hơn ở trên và Áp dụng cạnh này với Reverse Bias. Nhấp vào Trang chủ>>Tạo lưới trong menu và chọn Lưới trong Đường viền. Lưới hoàn thiện được hiển thị trong cửa sổ đồ họa.
Tại sao chúng ta lại tạo ra lưới thiên vị?
Bây giờ chúng ta sẽ đổi tên các cạnh của hình chữ nhật. Chọn cạnh trái của hình chữ nhật, nhấp chuột phải và chọn Create Named Selection.
Nhập inlet làm tên và nhấp vào nút OK. Lặp lại bước này cho cạnh dọc bên phải của hình chữ nhật và nhập tên outlet. Tạo một vùng chọn có tên cho cạnh ngang dài hơn bên phải và gọi đó là wall. Cuối cùng, giữ phím control và chọn ba cạnh ngang còn lại và đặt tên cho chúng là ideal wall. Một ideal wall là một adiabatic và không có ma sát.
- Lý do sử dụng lưới thiên vị là chúng ta cần lưới mịn hơn gần tường nơi chúng ta có các gradient vận tốc trong dòng chảy. Chúng tôi cũng bao gồm lưới mịn hơn nơi lớp ranh giới bắt đầu phát triển trên tấm phẳng. Chọn File>>Xuất…>>Lưới>>Đầu vào FLUENT File>>Xuất từ menu. Chọn Lưu dưới dạng loại: FLUENT Input Files (*.msh). Nhập boundaries-layer-mesh .msh s file tên và nhấp vào nút Lưu. Chọn File>>Lưu Dự án từ menu. Đặt tên cho dự án là Lớp ranh giới tấm phẳng. Đóng cửa sổ Ansys Meshing. Nhấp chuột phải vào Mesh trong Project Schematic và chọn Cập nhật.
Ra mắt Ansys Fluent
- Bạn có thể khởi động Fluent theo hai cách khác nhau, bằng cách nhấp đúp vào Thiết lập trong Sơ đồ dự án trong Ansys Workbench hoặc chế độ độc lập từ Fluent 2024 R1 trong thư mục ứng dụng Ansys 2024 R1. Bạn sẽ cần đọc lưới nếu bạn khởi động Fluent ở chế độ độc lập. Một advantage của việc khởi động Ansys Fluent ở chế độ độc lập là bạn có thể chọn vị trí của Thư mục làm việc nơi tất cả đầu ra files sẽ được lưu, xem Hình 2.6a). Khởi chạy Dimension 2D và Double Precision Solver của Fluent. Kiểm tra Double Precision trong Options. Đặt số Solver Processes bằng với số lõi máy tính. Để kiểm tra số lõi vật lý, hãy nhấn đồng thời phím Ctrl + Shift + Esc để mở Task Manager. Đi tới tab Performance và chọn CPU từ cột bên trái. Bạn sẽ thấy số lõi vật lý ở phía dưới bên phải. Ansys Student bị giới hạn tối đa 4 tiến trình giải. Đóng cửa sổ Task Manager. Nhấp vào nút Start để khởi chạy Ansys Fluent. Nhấp vào OK để đóng cửa sổ Key Behavioral Changes nếu nó xuất hiện.
Hình 2.6a) Khởi chạy thiết lập
Tại sao chúng ta sử dụng độ chính xác kép?
Độ chính xác kép sẽ cho phép tính chính xác hơn độ chính xác đơn. - Kiểm tra tỷ lệ của lưới bằng cách chọn nút Scale… bên dưới Mesh trong General trên Task Page. Đảm bảo rằng Domain Extent là chính xác và đóng cửa sổ Scale Mesh.
- Nhấp đúp vào Models và Viscous (SST k-omega) trong mục Thiết lập trong Outline View. Chọn Laminar làm Viscous Model. Nhấp OK để đóng cửa sổ. Nhấp đúp vào Boundary Conditions trong mục Setup trong Outline View. Nhấp đúp vào đầu vào bên dưới Zone trên Task Page. Chọn Components làm Velocity Specification Method và đặt X-Velocity [m/s] thành 5.
- Nhấp vào nút Áp dụng rồi nhấp vào nút Đóng.
- Nhấp đúp vào ideal_wall trong Zones. Kiểm tra Specified Shear là Shear Condition và giữ nguyên giá trị bằng không cho ứng suất cắt được chỉ định vì tường lý tưởng không có ma sát. Nhấp vào nút Apply rồi đến nút Close.
Tại sao chúng tôi chọn Laminar làm Mô hình nhớt?
Đối với vận tốc dòng chảy tự do được chọn là 5 m/s, số Reynolds nhỏ hơn 500,000 dọc theo tấm và do đó dòng chảy là dòng chảy tầng. Dòng chảy hỗn loạn dọc theo tấm phẳng xảy ra ở các số Reynolds trên 500,000. - Nhấp đúp vào Phương pháp trong Giải pháp trong Phác thảo View. Chọn Chuẩn cho Áp suất và Hướng gió bậc nhất cho Động lượng. Nhấp đúp vào Giá trị tham chiếu trong Thiết lập trong Sơ đồ View. Chọn Tính toán từ đầu vào trên Trang tác vụ.
Tại sao chúng ta sử dụng phương pháp Hướng gió bậc nhất để phân rã không gian của động lượng?
Phương pháp First Order Upwind thường kém chính xác hơn nhưng hội tụ tốt hơn phương pháp Second Order Upwind. Thực hành phổ biến là bắt đầu bằng phương pháp First Order Upwind khi bắt đầu tính toán và tiếp tục bằng phương pháp Second Order Upwind. - Nhấp đúp vào Khởi tạo trong Giải pháp trong Phác thảo View, chọn Khởi tạo tiêu chuẩn, chọn Tính toán từ đầu vào và nhấp vào nút Khởi tạo.
- Nhấp đúp vào Màn hình trong Giải pháp trong Phác thảo View. Nhấp đúp vào Residual trong Monitors trong Outline View và nhập 1e-9 làm Tiêu chuẩn Tuyệt đối cho tất cả các Phần dư. Nhấp vào nút OK để đóng cửa sổ. Chọn File>>Lưu Dự án từ menu. Chọn File>>Xuất>>Trường hợp… từ menu. Lưu trường hợp File với tên gọi là Lớp ranh giới tấm phẳng. CAS.h5
Tại sao chúng tôi lại đặt Tiêu chí Tuyệt đối là 1e-9?
Nhìn chung, tiêu chuẩn tuyệt đối càng thấp thì thời gian tính toán càng lâu và đưa ra lời giải chính xác hơn. Chúng ta thấy trong Hình 2.12b) rằng các phương trình x-vận tốc và y-vận tốc có phần dư thấp hơn phương trình liên tục. Độ dốc của các đường cong phần dư cho cả ba phương trình đều gần như giống nhau với xu hướng giảm mạnh. - Nhấp đúp vào Run Calculation trong Solution và nhập 5000 cho Number of Iterations. Nhấp vào nút Calculate. Các phép tính sẽ hoàn tất sau 193 lần lặp, xem Hình 2.12b). Nhấp vào Copy Screenshot of Active Window to Clipboard, xem Hình 2.12c). Scaled Residuals có thể được dán vào tài liệu Word.
Hậu xử lý
- Chọn tab Results trong menu và chọn Create>>Line/Rake… bên dưới Surface. Nhập 0.2 cho x0 (m), 0.2 cho x1 (m), 0 cho y0 (m) và 0.02 m cho y1 (m). Nhập x=0.2m cho New Surface Name và nhấp vào Create. Lặp lại bước này thêm ba lần nữa và tạo các đường thẳng đứng tại x=0.4m với chiều dài 0.04 m, x=0.6m với chiều dài 0.06 m và x=0.8m với chiều dài 0.08 m. Đóng cửa sổ.
- Nhấp đúp vào Plots và XY Plot bên dưới Results trong Outline View. Bỏ chọn Vị trí trên Trục X trong Tùy chọn và chọn Vị trí trên trục Y. Đặt Hướng vẽ cho X thành 0 và 1 cho Y. Chọn Vận tốc… và Vận tốc X làm Hàm trục X. Chọn bốn đường x=0.2m, x=0.4m, x=0.6m và x=0.8m trong Bề mặt.
- Nhấp vào nút Axes… trong cửa sổ Solution XY Plot. Chọn X-Axis, bỏ chọn Auto Range trong Options, nhập 6 cho Maximum Range, chọn General Type trong Number Format và đặt Precision thành 0. Nhấp vào nút Apply. Chọn Y-Axis, bỏ chọn Auto Range, nhập 0.01 cho Maximum Range, chọn General Type trong Number Format và nhấp vào nút Apply. Đóng cửa sổ Axes.
- Nhấp vào nút Curves… trong cửa sổ Solution XY Plot. Chọn mẫu đầu tiên bên dưới Line Style cho Curve # 0. Không chọn Symbol cho Marker Style và nhấp vào nút Apply. Tiếp theo, chọn Curve # 1, chọn Pattern có sẵn tiếp theo cho Line Style, không chọn Symbol cho Marker Style và nhấp vào nút Apply. Tiếp tục mẫu lựa chọn này với hai đường cong tiếp theo # 2 và # 3. Đóng cửa sổ Curves – Solution XY Plot. Nhấp vào nút Save/Plot trong cửa sổ Solution XY Plot và Đóng cửa sổ này. Nhấp vào Copy Screenshot of Active Window to Clipboard, xem Hình 2.16c).
Biểu đồ XY có thể được dán vào một tài liệu Word. Chọn tab User Defined trong menu và Custom bên dưới Field Functions. Chọn một Operand Field Function cụ thể từ menu thả xuống bằng cách chọn Mesh… và Y-Coordinate. Nhấp vào Select và nhập định nghĩa như trong Hình 2.16f). Bạn cần chọn Mesh… và X Coordinate để bao gồm tọa độ x và hoàn thành định nghĩa của hàm trường. Nhập eta làm Tên hàm mới, nhấp vào Defi,ne và đóng cửa sổ. Lặp lại bước này để tạo một hàm trường tùy chỉnh khác. Lần này, chúng ta chọn Velocity… và X Velocity làm Hàm trường và nhấp vào Select. Hoàn thành Định nghĩa như trong Hình 2.16g) và nhập u-divided-by-freestream-velocity làm Tên hàm mới, nhấp vào Def, one và đóng cửa sổ.
Tại sao chúng ta lại tạo ra hệ tọa độ tự đồng dạng?
Hóa ra là bằng cách sử dụng một tọa độ tự tương tự, vận tốc profiles ở các vị trí dòng chảy khác nhau sẽ sụp đổ trên một vận tốc tự tương tự profile không phụ thuộc vào vị trí của dòng chảy. - Nhấp đúp vào Plots và XY Plot bên dưới Results trong Outline View. Đặt X thành 0 và Y thành 1 làm Hướng vẽ. Bỏ chọn Vị trí trên Trục X và bỏ chọn Vị trí trên trục Y trong Tùy chọn. Chọn Hàm trường tùy chỉnh và eta cho Hàm trục Y và chọn Hàm trường tùy chỉnh và udivided-by-freestream-velocity cho Hàm trục X. Đặt file blasius.dat trong thư mục làm việc của bạn. Điều này file có thể tải xuống từ sdcpublications.com trong tab Tải xuống cho cuốn sách này. Xem Hình 2.19 để biết mã Mathematica có thể được sử dụng để tạo ra lý thuyết Blasius velocity profile cho dòng chảy lớp ranh giới tầng trên một tấm phẳng. Như một ví dụample, trong sách giáo khoa này thư mục làm việc là ܥ:\Users\jmatsson. Nhấp vào Tải File. Lựa chọn Files của loại: Tất cả Files (*) và chọn file blasius.dat từ thư mục làm việc của bạn. Chọn bốn bề mặt x=0.2m, x=0.4m, x=0.6m, x=0.8m và bề mặt được tải file Lý thuyết.
Nhấp vào nút Axes…. Chọn Y-Axis trong cửa sổ Axes-Solution XY Plot và bỏ chọn Auto. Range. Đặt Minimum Range thành 0 và Maximum Range thành 10. Đặt Type thành float và Precision thành 0 trong Number Format. Nhập Axis Title là eta và nhấp vào Apply. Chọn X-Axis, bỏ chọn Auto Range trong Options, nhập 1.2 cho Maximum Range, chọn float Type trong Number Format và đặt Precision thành 1. Nhập Axis Title là u/U. Nhấp vào Apply và Đóng cửa sổ. Nhấp vào nút Curves… trong cửa sổ Solution XY Plot. Chọn mẫu đầu tiên trong Line Style cho Curve # 0, xem Hình 2.16a). Chọn no Symbol cho Marker Style và nhấp vào nút Apply. Tiếp theo, chọn Curve # 1, chọn Pattern có sẵn tiếp theo cho Line Style, no Symbol cho Marker Style và nhấp vào nút Apply. Tiếp tục mẫu lựa chọn này với hai đường cong tiếp theo # 2 và # 3. Đóng cửa sổ Đường cong – Biểu đồ Solution XY. Nhấp vào nút Lưu/Biểu đồ trong cửa sổ Biểu đồ Solution XY và đóng cửa sổ này.
- Nhấp vào Sao chép Ảnh chụp màn hình Cửa sổ đang hoạt động vào Bảng tạm, xem Hình 2.16c). Biểu đồ XY có thể được dán vào tài liệu Word. Chọn tab Người dùng xác định trong menu và Tùy chỉnh. Chọn một hàm Toán hạng cụ thể từ menu thả xuống bằng cách chọn Lưới… và Tọa độ X. Nhấp vào Chọn và nhập định nghĩa như trong Hình 2.17e). Nhập rex làm Tên hàm mới, nhấp vào Xác định và Đóng cửa sổ. Nhấp đúp vào Biểu đồ và XPlotsot bên dưới Kết quả trong Sơ đồ View. Đặt X thành 0 và Y thành 1 trong mục Hướng vẽ.
Bỏ chọn Vị trí trên Trục X và bỏ chọn Vị trí trên trục Y trong Tùy chọn. Chọn Thông lượng tường và Hệ số ma sát bề mặt cho Hàm trục Y và chọn Hàm trường tùy chỉnh và rex cho Hàm trục XX. Đặt file “Hệ số ma sát lý thuyết của da” trong thư mục làm việc của bạn. Nhấp vào Tải File. Lựa chọn Files của loại: Tất cả Files (*) và chọn file “Hệ số ma sát lý thuyết của da”. Chọn tường bên dưới Bề mặt và tải file Ma sát da dưới File Dữ liệu. Nhấp vào Nút Trục…. Đánh dấu Trục X, đánh dấu vào ô Nhật ký trong Tùy chọn, nhập Re-x làm Tiêu đề Trục và bỏ chọn Tự động. Phạm vi trong Tùy chọn, đặt Tối thiểu thành 100 và Tối đa thành 1000000. Đặt Loại thành float và Độ chính xác thành 0 trong Định dạng Số và nhấp vào Áp dụng. Đánh dấu Trục Y, đánh dấu vào ô Nhật ký trong Tùy chọn, nhập Cf-x làm Nhãn và bỏ chọn Tự động. Phạm vi, đặt Tối thiểu thành 0.001 và Tối đa thành 0.1, đặt Loại thành float, Độ chính xác thành 3 và nhấp vào Áp dụng. Đóng cửa sổ. Nhấp vào Lưu/Vẽ trong cửa sổ Biểu đồ XY Giải pháp. Nhấp vào nút Đường cong… trong cửa sổ Biểu đồ XY Giải pháp. Chọn mẫu đầu tiên trong Kiểu Đường thẳng cho Đường cong # 0. Chọn không có Ký hiệu nào cho Kiểu Đánh dấu và nhấp vào nút Áp dụng. Tiếp theo, chọn Đường cong # 1, chọn Mẫu có sẵn tiếp theo cho Kiểu Đường thẳng, không có Ký hiệu nào cho Kiểu Đánh dấu và nhấp vào nút Áp dụng. Đóng cửa sổ Curves – Solution XY Plot. Nhấp vào nút Save/Plot trong cửa sổ Solution XY Plot và đóng cửa sổ này. Nhấp vào Copy Screenshot of Active Window to Clipboard, xem Hình 2.16c). XY Plot có thể được dán vào tài liệu Word.- Lý thuyết
- Trong chương này, chúng tôi đã so sánh Ansys Fluent velocity profiles với lý thuyết vận tốc Blasius profile cho dòng chảy tầng trên một tấm phẳng. Chúng tôi đã chuyển đổi tọa độ mal bình thường của tường thành một tọa độ tương tự để so sánh các profiles tại các vị trí dòng chảy khác nhau. Tọa độ tương tự được xác định bởi trong đó y (m) là tọa độ tường-pháp tuyến, được xác định bởi
- trong đó y (m) là tọa độ pháp tuyến của thành, U (m/s) là vận tốc dòng chảy tự do, x (m) là khoảng cách từ gốc dòng chảy của thành và ۥ) m2 /s) là độ nhớt động học của chất lỏng. U (m/s) là vận tốc dòng chảy tự do, x (m) là khoảng cách từ gốc dòng chảy của thành và m2 /s) là độ nhớt động học của chất lỏng.
Chúng tôi cũng sử dụng vận tốc dòng chảy không có chiều u/U trong đó u là vận tốc có chiều profile.
u/U được vẽ so với ߟ cho Ansys Fluent velocity profiles so sánh với lý thuyết của Blasiusfile và tất cả chúng đều sụp đổ trên cùng một đường cong theo định nghĩa về sự tự đồng dạng.
Phương trình lớp ranh giới Blasius được đưa ra bởi
Độ dày lớp ranh giới được xác định là khoảng cách từ tường đến vị trí mà vận tốc trong lớp ranh giới đạt 99% giá trị dòng chảy tự do.
Đối với lớp ranh giới tầng orr, chúng ta có biểu thức lý thuyết sau cho sự thay đổi độ dày của lớp ranh giới theo khoảng cách theo dòng x và số Reynolds ܴ.
- Biểu thức tương ứng cho độ dày của lớp ranh giới trong một lớp ranh giới hỗn loạn được đưa ra bởi
- Hệ số ma sát cục bộ trên bề mặt được định nghĩa là ứng suất cắt cục bộ của thành chia cho áp suất động.
- Hệ số ma sát cục bộ lý thuyết cho dòng chảy tầng được xác định bởi
- và đối với dòng chảy hỗn loạn, chúng ta có mối quan hệ sau
Tài liệu tham khảo
- Çengel, YA, và Cimbala JM, Cơ sở và ứng dụng cơ học chất lưu, ấn bản lần thứ 1, McGraw-Hill, 2006.
- Richards, S., Cimbala, JM, Martin, K., Hướng dẫn ANSYS Workbench – Lớp ranh giới trên tấm phẳng, Đại học Penn State, Phiên bản ngày 18 tháng 2010 năm XNUMX.
- Schlichting, H., và Gersten, K., Lý thuyết lớp ranh giới, Phiên bản sửa đổi và mở rộng lần thứ 8, Springer, 2001.
- White, FM, Cơ học chất lưu, Ấn bản lần thứ 4, McGraw-Hill, 1999.
Bài tập
- Sử dụng kết quả từ mô phỏng Ansys Fluent trong chương này để xác định độ dày lớp ranh giới tại các vị trí theo dòng chảy như thể hiện trong bảng dưới đây. Điền thông tin còn thiếu vào bảng. ܷ là vận tốc của lớp ranh giới tại khoảng cách từ tường bằng với độ dày lớp ranh giới và U là vận tốc dòng chảy tự do.
x (nam) o (mm) lưu loát
o (mm) Lý thuyết
Phần trăm chênh lệch U 8 (bệnh đa xơ cứng)
U (bệnh đa xơ cứng)
v (m2/S)
Re x 0.2 .0000146 0.4 .0000146 0.6 .0000146 0.8 .0000146 - Thay đổi kích thước phần tử thành 2 mm cho lưới và so sánh kết quả trong Biểu đồ XY của hệ số ma sát bề mặt so với số Reynolds với kích thước phần tử là 1 mm được sử dụng trong chương này. So sánh kết quả của bạn với lý thuyết.
- Thay đổi vận tốc dòng chảy tự do thành 3 m/s và tạo Biểu đồ XY bao gồm vận tốc profiles tại x = 0.1, 0.3, 0.5, 0.7 và 0.9 m. Tạo một Biểu đồ XY khác với vận tốc tự tương tự profiles cho vận tốc dòng chảy tự do thấp hơn này và tạo Biểu đồ XY cho hệ số ma sát bề mặt so với số Reynolds.
- Sử dụng kết quả từ mô phỏng Ansys Fluent trong Bài tập 2.3 để xác định độ dày lớp ranh giới tại các vị trí theo dòng chảy như thể hiện trong bảng dưới đây. Điền thông tin còn thiếu vào bảng. là vận tốc của lớp ranh giới tại khoảng cách từ tường bằng với độ dày lớp ranh giới và U là vận tốc dòng chảy tự do.
x (nam) o (mm) lưu loát
o (mm) Lý thuyết
Phần trăm chênh lệch U 8 (bệnh đa xơ cứng)
U (bệnh đa xơ cứng)
v (m2/S)
Re x 0.1 .0000146 0.2 .0000146 0.5 .0000146 0.7 .0000146 0.9 .0000146
Bảng 2.2 So sánh giữa Fluent và lý thuyết về độ dày lớp biên
Thay đổi vận tốc dòng chảy tự do thành giá trị được liệt kê trong bảng bên dưới và tạo Biểu đồ XY bao gồm vận tốc profiles tại x = 0.2, 0.4, 0.6 và 0.8 m. Tạo một Biểu đồ XY khác với vận tốc tự tương tự profiles cho vận tốc dòng chảy tự do của bạn và tạo Biểu đồ XY cho hệ số ma sát bề mặt so với số Reynolds.
| Học sinh | Tốc độ X U (bệnh đa xơ cứng) | Tối đa Phạm vi (bệnh đa xơ cứng) vì X Vận tốc Kịch bản |
| 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 |
Tải PDF: Hướng dẫn sử dụng phần mềm mô phỏng chất lỏng Ansys 2024 Fluent