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2024-07-11

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Panoramica

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Calcolo

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Superfici permeabili

In RWIND 3 Pro, è possibile applicare la permeabilità a una superficie. Una breve teoria sulla permeabilità si trova nel capitolo Permeability. In RWIND 3 Pro, la permeabilità è modellata utilizzando una condizione al contorno, una caduta di pressione prescritta su superfici definite. La caduta di pressione (gradiente di pressione) è fornita dall'Eq.:

@formula001242@

∆ p = - (D μ U + \frac{1}{2} I ρ {|\begin{matrix} U \end{matrix}|}^{2}) \cdot L

Δp[Pa]	Perdita di pressione
μ[Pa.s]	Viscosità dinamica del fluido
U[m/s]	Velocità del fluido
D[1/m²]	Coefficiente di Darcy
I[1/m]	Coefficiente di inerzia
ρ[kg/m³]	Densità del fluido
L[m]	Permeable media length in the flow direction

Caduta di pressione

dove i coefficienti D e I sono definiti come:

@formula001244@

I = \frac{C_{F}}{\sqrt{α}}

C_F[-]	Parametro di Forchheimer
α[m²]	Permeabilità

Coefficiente d'inerzia

@formula001243@

D = \frac{1}{α}

α[m²]

Permeabilità

Coefficiente di Darcy

Nei modelli di media permeabili discussi nel capitolo Permeability, un termine sorgente è aggiunto sul lato destro delle equazioni N‑S nel centro delle celle dove la permeabilità dovrebbe essere risolta. Poiché RWIND 3 Pro risolve solo superfici permeabili (cioè, elementi relativamente sottili), la permeabilità è modellata utilizzando una condizione al contorno ciclica (porousBafflePressure) finora, prescrivendo il gradiente di pressione sugli elementi selezionati (patch). Per ulteriori dettagli, vedere la guida OpenFOAM. Questo è un modello computazionalmente semplice e risultati interessanti possono essere ottenuti in un breve tempo di calcolo. Tuttavia, ha le sue limitazioni, ad esempio, l'uso del modello per cadute di pressione elevate potrebbe non portare a convergenza e risultati.

Informazioni più specifiche sul modello di permeabilità (porousBafflePressure) si possono trovare nel manuale OpenFOAM-4.1.

Permeabilità & Zone

In RWIND 3 Pro, la permeabilità è assegnata alle zone selezionate come proprietà del materiale, vedere la immagine sotto.

@image035200@

Zone e permeabilità

Nella finestra di dialogo "Modifica Zona", nella sezione "Materiale", fare clic su "Crea nuovo materiale..." o "Modifica materiale...". Appare una finestra di dialogo con parametri di permeabilità.

@image035201@

Modifica Materiale, Permeabilità

Qui, devono essere definiti i coefficienti di permeabilità D e I e la lunghezza della superficie permeabile (spessore) L. Un'introduzione su come derivare e ottenere questi coefficienti è stata descritta nel capitolo Permeability. Altre idee e approcci per derivare i coefficienti possono essere trovati qui: Calcolatore di Darcy-Forchheimer Un modo per ottenere il coefficiente e modellare la permeabilità è descritto nell'articolo della Knowledge Base sul sito web di Dlubal.

Kb | Uso della funzione delle superfici permeabili in RWIND Pro

Dopo aver impostato tutti i coefficienti e assegnato le zone alle superfici, il modello con superfici permeabili è pronto per il calcolo.

Suggerimento

Quando si impostano i coefficienti D e I, è importante tenere a mente la loro interpretazione fisica. Il coefficiente D influisce sull'importanza delle forze di attrito (viscose), mentre il coefficiente I influisce sull'importanza delle forze inerziali di velocità quando il flusso passa attraverso la superficie permeabile.

Importante

Il calcolo con la permeabilità delle superfici può essere eseguito solo su modelli semplificati. La mesh shrink-wrapping assicura una mesh geometricamente corretta senza volumi aperti. Se la semplificazione del modello è disabilitata, la mesh di volume generata potrebbe essere di bassa qualità e i risultati potrebbero essere errati. Qui, è importante sottolineare che il modello semplificato con e senza superfici permeabili differisce significativamente; vedere l'immagine ¨Model Mesh with and Without Permeable Surface¨—il modello con superfici permeabili in questo caso forma un modello di volume aperto, che poi porta a una mesh volumetrica più grande, rispetto allo stesso modello senza di esse.

@image036323@

Visualizzazione che mostra due variazioni di mesh del modello, uno con e l'altro senza superficie permeabile.

Mesh del modello con e senza superficie permeabile

Importante

L'attuale modello di permeabilità (OpenFOAM, porousBafflePressure) è funzionale per superfici permeabili relativamente semplici (ad es., reti metalliche, persiane, barriere, ecc.); cioè, forme semplici definite da un insieme di triangoli orientati allo stesso modo. Quindi, se usiamo superfici permeabili per l'intero edificio (ad esempio, il modello "Eiffel Tower" da Project Manager), poi il calcolo sarà molto probabilmente instabile, i risultati saranno errati o il calcolo non funzionerà affatto.

@image035210@

Campo di velocità, Superfici permeabili

Capitolo principale

Modelli importati