3257x
004731
2020-09-18

Pytanie

Dlaczego RWIND Simulation nie osiąga zbieżności do ustawionej minimalnej różnicy ciśnień, ale oscyluje wokół górnej wartości granicznej?


Odpowiedź:

W mechanice płynów rozróżnia się laminarne i turbulentne przepływy cieczy i gazów.

Przepływ laminarny charakteryzuje się tym, że prostopadle do prędkości przepływu nie tworzą się zawirowania w obszarze przejścia między dwiema różnymi prędkościami przepływu. W takim przypadku media opływają model warstwami i nie mieszają się ze sobą.

Z kolei przepływ turbulentny w polu przepływu wydaje się zmieniać w sposób przypadkowy z wyraźnym wymieszaniem ośrodka.

Liczba Reynoldsa, wyrażająca stosunek siły bezwładności do sił lepkości, jest stosowana do opisu przepływu brył geometrycznie podobnych.

Jeżeli geometria modelu i właściwości ośrodka pozostają takie same, przepływ zmienia się wraz ze wzrostem prędkości z laminarnego na turbulentny. W tym przypadku przepływ laminarny charakteryzuje się niską liczbą Reynoldsa, a przepływ turbulentny – wysoką liczbą Reynoldsa.

W przypadku brył prostych przejście od przepływu laminarnego do turbulentnego przebiega przez następujące podstawowe etapy:

  1. Przy małych liczbach Reynoldsa ośrodek opływa bryłę w sposób laminarny. Takie zachowanie pojawia się przy bardzo małej prędkości lub przy dużej lepkości. Ośrodek dzieli się przed ciałem i ponownie spływa za nim. W tym przypadku mówimy o przepływie stacjonarnym.



  2. W przypadku nieco zwiększonych liczb Reynoldsa można zauważyć, że symetryczna para wirowa tworzy się przepływowo bezpośrednio w tylnej części ciała. Ten typ przepływu jest nadal uważany za stacjonarny.



  3. Wraz z dalszym wzrostem liczby Reynoldsa, za bryłą, wokół której przepływa, powstaje ulica wirowa Kármána. Na tym schemacie prawy i lewy wir są oddzielone od tylnej części ciała, przesunięte w fazie. Od tego momentu przepływ stacjonarny przybiera postać przepływu okresowego.



  4. Przy dużych liczbach Reynoldsa wiry rozpadają się na mniejsze elementy i tworzą turbulentną warstwę graniczną. W tym obszarze ośrodek jest bardzo turbulentny i trudny do przewidzenia. Na tym etapie ośrodek nie jest już nieruchomy.


Jeżeli stacjonarne procesy rozwiązywania w RWIND Simulation są zbieżne, przy różnicy ciśnień poniżej określonej wartości minimalnej, zazwyczaj można założyć stacjonarny przepływ (patrz punkty 1 i 2). Jeżeli proces rozwiązywania oscyluje wokół większej wartości różniczki, program nie znajduje stabilnego stanu przepływu.

Drgania wskazują na okresowe odwracanie wirów (patrz pkt. 3). Od tego momentu na wynik ma wpływ przepływający zmienność w czasie, w związku z czym wymagane są zależne od czasu obliczenia. Program RWIND 2 z etapem rozszerzenia "Pro" zapewnia odpowiedni proces rozwiązywania problemów przejściowych dla tego zadania.


Autor

Pan Niemeier jest odpowiedzialny za rozwój programów RFEM, RSTAB, RWIND Simulation oraz w dziedzinie konstrukcji membranowych. Jest również odpowiedzialny za zapewnienie jakości i wsparcie klienta.