В вычислительной гидродинамике (CFD) сложные поверхности, которые не являются полностью твердыми, можно смоделировать с использованием пористой или проницаемой среды. Практическими примерами таких конструкций являются ветрозащитные матерчатые конструкции, проволочные сетки, перфорированные фасады и облицовки, ставни, блоки труб (блоки горизонтальных цилиндров) и т.д.
Модели таких конструкций могут иметь настолько сложную геометрию, что для них невозможно эффективно создать сетку; результирующая сетка может быть в определенных ситуациях чрезвычайно мелкой или низкого качества. В таких условиях расчет будет либо неправильным, либо потребуется значительное количество времени с применением суперкомпьютеров. Поэтому для таких конструкций настоятельно рекомендуется применение модели среды, которая допускает протекание потока.
Здесь мы шаг за шагом объясним, как применить функцию проницаемой поверхности в RWIND 2:
Шаг 1: Моделирование точной геометрии с наличием пористости в программе RWIND
Необходимо смоделировать точную модель геометрии с заданной пористостью (в данном случае учитывается пористость 40 %) (рисунок 2). Для применения точной геометрии следует отключить параметр упрощенной модели, а также увеличить уровень уплотнения сетки (рисунок 3).
Шаг 2: Настройка моделирования
Целое сечение моделируемой области должно быть заполнено пористой поверхностью, чтобы поток мог проходить через пористое сечение. Чтобы действительно увидеть потерю давления на пористой поверхности, необходимо задать в качестве нижнего граничного условия аэродинамической трубы скольжение (рисунок 4). Таким образом будут получены более точные значения потери давления для данной пористой поверхности.
Шаг 3: Две модели воздействий ветра с различными скоростями ветра
В качестве двух различных скоростей ветра мы рассмотрим 5 м/с и 15 м/с. После завершения моделирования нужно в программе RWIND получить данные о потерях давления с помощью диаграммы вдоль линейного зонда (рисунки 5, 6). Очень важно учитывать постоянную часть диаграммы поля давления для того, чтобы избежать эффектов местных колебаний давления, конкретного положения и т.д.
Шаг 4: Калькулятор Дарси-Форхгеймера
Для того, чтобы получить в программе RWIND требуемые входные параметры, такие как коэффициент Дарси (D) или коэффициент инерции (I), можно применить калькулятор Дарси-Форхгеймера (
Калькулятор Дарси-Форхгеймера
)требуемая информация показана на рисунке 7. После ввода входных данных можно получить коэффициент Дарси (D) и составляющую Форхгеймера (F), которые эквивалентны инерционному коэффициенту (I) в RWIND; кроме того L - длина проницаемой среды в направлении потока (в данном случае толщина поверхности = 0,0016 м). Наконец, можно подставить все параметры в таблицу проницаемых поверхностей RWIND (рисунок 8).
