W obliczeniowej mechanice płynów (CFD) złożone powierzchnie, które nie są całkowicie pełne, mogą być modelowane przy użyciu ośrodków porowatych lub przepuszczalnych. W rzeczywistym świecie przykładami takich powierzchni są konstrukcje z tkanin wiatrochronnych, siatki druciane, perforowane fasady i okładziny, żaluzje, wiązki rur (stosy poziomych cylindrów) i tak dalej.
Modele tych konstrukcji mogą mieć tak skomplikowaną geometrię, że efektywne wygenerowanie dla nich siatki jest niemożliwe; wynikowa siatka może być w pewnych sytuacjach nadmiernie drobna lub złej jakości. W takich warunkach obliczenia będą albo błędne, albo zajmą znaczną ilość czasu przy użyciu superkomputerów. W rezultacie, zastosowanie modelu ośrodka umożliwiającego przepływ jest zdecydowanie zalecane w przypadku tego typu konstrukcji.
Tutaj wyjaśnimy krok po kroku, jak używać funkcji powierzchni przepuszczalnej w RWIND 2:
Krok 1: Modelowanie dokładnej geometrii z porowatością w RWIND
Należy zasymulować dokładny model geometrii z określoną porowatością (tutaj uwzględniono porowatość 40%) (Rysunek 2). W celu implementacji dokładnej geometrii, opcja modelu uproszczonego powinna być odznaczona, a poziom zagęszczenia siatki należy zwiększyć (Rysunek 3).
Krok 2: Konfiguracja symulacji
Cały przekrój poprzeczny domeny symulacyjnej powinien być wypełniony powierzchnią porowatą, aby umożliwić przepływ wewnątrz sekcji porowatej. Dolny warunek brzegowy tunelu aerodynamicznego musi być ustawiony jako poślizg (slip), aby rzeczywiście zaobserwować stratę ciśnienia na powierzchni porowatej (Rysunek 4). W ten sposób uzyskane zostaną bardziej precyzyjne wartości spadku ciśnienia związane z powierzchnią porowatą.
Krok 3: Dwie symulacje wiatru z różnymi prędkościami wiatru
Tutaj jako dwie różne prędkości wiatru przyjęto 5 m/s i 15 m/s. Po symulacjach musimy uzyskać dane dotyczące straty ciśnienia za pomocą wykresu wzdłuż opcji sondy liniowej w RWIND (Rysunki 5, 6). Bardzo ważne jest, aby uwzględnić ustaloną część wykresu pola ciśnienia, aby uniknąć wpływu lokalnych fluktuacji ciśnienia, konkretnej pozycji i tak dalej.
Krok 4: Kalkulator Darcy'ego-Forchheimera
Aby uzyskać wymagane parametry wejściowe w RWIND, takie jak współczynnik Darcy'ego (D) i współczynnik bezwładności (I), możemy użyć Kalkulatora Darcy'ego-Forchheimera (
Kalkulator Darcy'ego-Forchheimera
); wymagane informacje pokazano na Rysunku 7. Po wprowadzeniu danych wejściowych można uzyskać współczynnik Darcy'ego (D) i udział Forchheimera (F), który jest równoważny współczynnikowi bezwładności (I) w RWIND; ponadto L to długość ośrodka przepuszczalnego w kierunku przepływu (tutaj grubość powierzchni wynosi = 0,0016 m). Na koniec można podstawić wszystkie parametry w tabeli powierzchni przepuszczalnych RWIND (Rysunek 8).
