В вычислительной гидродинамике (CFD) сложные поверхности, не являющиеся полностью сплошными, можно моделировать с помощью пористых или проницаемых сред. В реальной жизни примерами таких поверхностей являются ветрозащитные тканевые конструкции, проволочные сетки, перфорированные фасады и облицовки, жалюзи, трубные пучки (ряды горизонтальных цилиндров) и так далее.
Модели этих конструкций могут иметь настолько сложную геометрию, что невозможно эффективно построить для них расчетную сетку; результирующая сетка может быть чрезвычайно мелкой или плохого качества в определенных ситуациях. В таких условиях расчет будет либо неверным, либо займет значительное время с использованием суперкомпьютеров. Поэтому при работе с подобными конструкциями настоятельно рекомендуется использовать модель среды, допускающей прохождение потока.
Здесь мы шаг за шагом объясним, как использовать функцию проницаемой поверхности в RWIND 2:
Шаг 1: Моделирование точной геометрии с пористостью в RWIND
Необходимо смоделировать точную геометрию с заданной пористостью (здесь рассматривается пористость 40%) (Изображение 2). Для реализации точной геометрии необходимо снять флажок с опции упрощенной модели и повысить уровень измельчения сетки (Изображение 3).
Шаг 2: Настройка моделирования
Всё поперечное сечение расчетной области должно быть заполнено пористой поверхностью, чтобы поток мог проходить внутри пористой секции. Нижнее граничное условие аэродинамической трубы должно быть установлено как "скольжение", чтобы действительно увидеть потерю давления на пористой поверхности (Изображение 4). Таким образом, будут получены более точные значения перепада давления, относящиеся к пористой поверхности.
Шаг 3: Два расчета ветра с разными скоростями
Здесь рассматриваются две разные скорости ветра: 5 м/с и 15 м/с. После моделирования нам необходимо получить данные о потере давления с помощью графика вдоль линии зонда в RWIND (Изображения 5, 6). Очень важно рассматривать установившуюся часть диаграммы поля давления, чтобы избежать влияния локальных колебаний давления, конкретного положения и т.д.
Шаг 4: Калькулятор Дарси-Форххаймера
Для получения требуемых входных параметров в RWIND, таких как коэффициент Дарси (D) и инерционный коэффициент (I), мы можем использовать Калькулятор Дарси-Форххаймера (
Калькулятор Дарси-Форхгеймера
); необходимая информация показана на Изображении 7. После ввода исходных данных вы можете получить коэффициент Дарси (D) и вклад Форххаймера (F), который эквивалентен инерционному коэффициенту (I) в RWIND; также L — длина проницаемой среды в направлении потока (здесь толщина поверхности = 0,0016 м). Наконец, вы можете подставить все параметры в таблицу проницаемых поверхностей RWIND (Изображение 8).
