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2020-09-18

Domanda

Perché RWIND Simulation non converge alla differenza di pressione minima preimpostata, ma oscilla attorno ad un valore limite più alto?


Risposta:

Nella meccanica dei fluidi, viene fatta una distinzione tra flussi laminari e turbolenti di liquidi e gas.

Il flusso laminare è caratterizzato dal fatto che non si formano vortici perpendicolari alla velocità del flusso nell'area di transizione tra due diverse velocità di flusso. In questo caso, il mezzo scorre attorno al modello a strati e non si mescola tra loro.

Al contrario, il flusso turbolento nel campo di flusso sembra essere variato in modo casuale con una chiara miscelazione del mezzo.

Il numero di Reynolds, che esprime il rapporto tra la forza di inerzia e le forze viscose, viene utilizzato per descrivere il comportamento del flusso di corpi geometricamente simili.

Se la geometria del modello e la proprietà del mezzo rimangono le stesse, il flusso cambia con l'aumentare della velocità del flusso da laminare a turbolento. In questo caso, il flusso laminare è caratterizzato da un basso numero di Reynolds e il flusso turbolento da un alto numero di Reynolds.

Il passaggio dal flusso laminare al flusso turbolento passa attraverso le seguenti fasi di base per i corpi semplici:

  1. A bassi numeri di Reynolds, il mezzo scorre intorno al corpo in modo laminare. Questo comportamento si verifica a velocità molto bassa o ad alta viscosità. Il mezzo si divide davanti al corpo e scorre di nuovo dietro di esso. In questo caso, si parla di flusso stazionario.



  2. Nel caso di numeri di Reynolds leggermente aumentati, è possibile vedere che la coppia di vortici simmetrica si forma direttamente sul retro del corpo in un flusso. Questo tipo di flusso è ancora considerato stazionario.



  3. Con un ulteriore aumento del numero di Reynolds, dietro il corpo attorno al quale c'è un flusso si forma una strada vorticosa di Kármán. In questo diagramma di flusso, il vortice destro e sinistro si separano dalla parte posteriore del corpo fuori fase. A partire da questo momento, il flusso stazionario diventa una forma di flusso temporalmente periodica.



  4. Ad alti numeri di Reynolds, i vortici decadono in elementi più piccoli e formano uno strato limite turbolento. In quest'area, il mezzo è altamente turbolento e difficilmente prevedibile. Il mezzo non è più stazionario in questa fase.


Se il processo di risoluzione stazionaria di RWIND Simulation converge con la differenza di pressione al di sotto del valore minimo specificato, di solito si può assumere il flusso stazionario (vedere i punti 1 e 2). Se il processo di soluzione oscilla attorno ad un valore differenziale più alto, il programma non trova uno stato stabile del flusso.

L'oscillazione è un'indicazione del distacco periodico dei vortici (vedere il punto 3). A partire da questo punto, il risultato è influenzato dal flusso che varia nel tempo ed è necessario un calcolo del transitorio dipendente dal tempo. Il programma RWIND 2 con la fase di estensione "Pro" fornisce un corrispondente processo di risoluzione dei transitori per questo compito.


Autore

Il Sig. Niemeier è responsabile dello sviluppo di RFEM, RSTAB, RWIND Simulation e nel settore delle strutture a membrana. È anche responsabile del controllo qualità e dell'assistenza clienti.