3255x
004731
18.9.2020

Dotaz

Proč program RWIND Simulation nekonverguje na stanovený minimální tlakový rozdíl, ale osciluje okolo vyšší mezní hodnoty?


Odpověď:

V mechanice proudění se rozlišuje mezi laminárním a turbulentním prouděním tekutin.

Laminární proudění je charakterizováno tím, že v oblasti přechodu mezi dvěma různými rychlostmi proudění nejsou kolmo k rychlosti proudění vytvářeny žádné víry. V takovém případě médium proudí okolo modelu ve vrstvách a tyto vrstvy se navzájem nemíchají.

Turbulentní proudění se naproti tomu v poli proudění mění náhodně s jasným promícháním média.

K popisu vlastností proudění u geometricky podobných těles slouží Reynoldsovo číslo, které vyjadřuje poměr setrvačných a viskózních sil.

Při neměnné geometrii modelu a konstantních vlastnostech média se proudění se zvýšením rychlosti mění z laminárního na turbulentní. Laminární proudění se vyznačuje nízkým a turbulentní proudění vysokým Reynoldsovým číslem.

Přechod z laminárního proudění na turbulentní u jednoduchých těles probíhá v následujících fázích:

  1. Při nízkých hodnotách Reynoldsova čísla proudí médium okolo tělesa laminárně. K tomuto chování dochází při velmi nízkých rychlostech nebo vysoké viskozitě. Médium se před tělem rozděluje a za ním se opět stéká. V tomto případě se jedná o stacionární proudění.



  2. U mírně zvýšeného Reynoldsova čísla vidíme, že se symetrický pár vírů vytvoří v proudění přímo na zadní straně těla. Tento typ proudění se stále označuje jako stacionární.



  3. S dalším zvyšováním Reynoldsova čísla se za obtékaným tělesem vytváří Kármánova vírová stezka. V tomto módu proudění se na zadní straně tělesa odtrhávají střídavě napravo a nalevo víry. Od tohoto okamžiku se ze stacionárního proudění stává časově periodická forma proudění.



  4. Při vysokých hodnotách Reynoldsova čísla se víry rozpadají na menší prvky a vytvářejí turbulentní mezní vrstvu. V této oblasti je médium vysoce turbulentní a stěží předvídatelné. Médium se v této fázi již nepohybuje stacionárně.


Pokud stacionární řešič programu RWIND Simulation konverguje s tlakovým rozdílem pod stanovenou minimální hodnotou, lze zpravidla předpokládat stacionární proudění (viz body 1 a 2). Pokud průběh řešení osciluje okolo vyšší rozdílové hodnoty, nenajde program žádný stabilní stav proudění.

Oscilace je známkou periodického uvolňování víru (viz bod 3). Od tohoto okamžiku je výsledek ovlivňován časově proměnlivým prouděním a je zapotřebí časově závislého nestacionárního výpočtu. Program RWIND 2 v rozšířené verzi "Pro" nabízí pro tyto typy proudění odpovídající nestacionární řešení.


Autor

Ing. Niemeier je zodpovědný za vývoj hlavních programů RFEM, RSTAB, RWIND a oblast membránových konstrukcí. Zároveň má na starosti řízení jakosti a podporu zákazníkům.