Обтекание цилиндра

[sokal_ 0]

Всем доброго времени суток.

Столкнулся с проблемой моделирования теплообмена. Решил просчитать то что можно легко "проверить" на бумажке.

Обтекание цилиндра, стационар, 2D постановка, SST, Re=4000, Yplus "средний по периметру" варьировался от расчёта к расчёту 10, 5, 2, <1

И получилось, что чем меньше Yplus тем более правдивая картинка обтекания но тем не реальней коэффициент теплоотдачи Yplus <1 Alfa = 4000 Вт/м2К и наоборот Yplus 10 Alfa = 55 Вт/м2К но не реальная картина обтекания.

Что не так?

На картинке температурное поле.

[BigBrother 1]

Посмотрите, чтобы в пограничном слое было достаточно много ячеек. Может Y+ маленький, а тепловой погранслой плохо разрешается.

А погранслой тут какой? Спереди должен быть ламинарный участок, а если переход не включён, погранслой весь турбулентный, соответственно в расчёте будет коэффициент теплоотдачи завышен примерно на порядок.

[ivanklok 0]

там у вас по картинкам, где Y+ маленькие очевидно нестационарное течение, а вы в стационарной постановке пытаетесь решать

[sokal_ 0]

там у вас по картинкам, где Y+ маленькие очевидно нестационарное течение, а вы в стационарной постановке пытаетесь решать

Течение на всех вариантах нестационарное, просто там где Y+ = 10 сетка тоже чуть грубей, вот и не показало завихрений.

Решение не стационара в стационарной постановке не должно увеличить alfa в 500 раз.

Посмотрите, чтобы в пограничном слое было достаточно много ячеек.

Ячеек там много, я даже думаю может их там чересчур много.

Но даже если так то почему при измельчении сетки Alfa просто улетает в облака. Я бы понял если бы было наоборот плохая сетка даёт завышенный коэффициент теплоотдачи и при её измельчении alfa стремиться к нормальному.

Спереди должен быть ламинарный участок, а если переход не включён, погранслой весь турбулентный, соответственно в расчёте будет коэффициент теплоотдачи завышен примерно на порядок.

Что значит переход не включён?

Пример классический, может у кого то есть либо расчёт (с сеткой) либо литература по этому поводу?

Изменено 4 декабря 2010 пользователем sokal_

[ivanklok 0]

а вы пробовали выводить в монитор коэффициент теплоотдачи? не колеблется он у вас от итерации к итерации? и почему вы уверены, что стационарная постановка может быть справедлива при явно нестационарном решении?

[BigBrother 1]

Да, для начала было бы проще рассмотреть теплообмен на пластинке, чтобы не возиться с нестационарностью.

О переходе. SST модель в CFX позволяет рассчитывать не только в чисто турбулентные течения, как остальные модели, но и с ламинарно-турбулентным переходом (включается в настройках домена, там же, где выбирается модель турбулентности).

[_serge 24]

Господа, давайте начнем с того, что при Re=4000 пограничный слой на цилиндре ламинарный. Турбулентность только еще развивается в следе за ним. И где-то при Re=3*10^5 она сзади придет к его поверхности.

Поэтому если нет необходимости разрешения течения в следе за цилиндром, отключаем все модели турбулентности (забиваем на все y+), прикидываем толщину п.с. по приближенным соотношениям [5.8L/sqrt(Re)], задаем сетку так, чтобы 5-10 ячеек лежало внутри п.с. и получаем правильный результат.

[BigBrother 1]

Но лучше не 5-10, а 50. Хотя это можно проверить непосредственно в расчёте :)

[sokal_ 0]

Всем спасибо за советы, все попробовал НО ничего не помогло.

Расчёт ламинарного течения даёт ещё более странные результаты. Alfa > 4000 Вт/м2К

Нестационарность конечно влияет и решение немного напоминает осциллограмму но количественно скачки alfa в процессе решения <1% и средняя величина должна быть адекватной.

Пробовал использовать модели перехода с различными значениями, эффекта нет.

Ещё варианты есть?

Понятно что с погранслоем проблема и переход осуществляется не корректно, но где это исправить

Для CFX должен существовать Validation Test для цилиндра. Может у кого есть? Ну или в обще Validation Test теплообмена.

В нете есть либо теплообмен но без аэродинамики либо аэродинамика но без теплообмена. Без аэродинамики у меня тоже теплообмен на K-e модели шикарный получается как в статье 048Tru.pdf но картина течения полное враньё.

[_serge 24]

Исправит только эволюция...

Не нужна здесь никакая модель развитой турбулентности.

И проблема не в погранслое.

А вот постановка задачи сопряженного теплообмена??

[sokal_ 0]

А вот постановка задачи сопряженного теплообмена??

?

задан тепловой поток на поверхности..

[_serge 24]

Тогда вообще: что задали, то и получили.

Надо как-то ближе к условиям эксперимента задать. И чтоб хоть что-то решалось.

[sokal_ 0]

Ничего не понимаю, как добавление цилиндра (можно полого а можно и нет) с источником тепла (на внутренней поверхности или объёмного) должно изменить коэффициент теплоотдачи?

[sokal_ 0]

Просчитал пластину тоже в 2D постановке, результаты те же, при Y+<1 коэффициент теплоотдачи при SST улетает в облака на K-e близко к правде но картина течения не верная.

Даже при Re> 4*10^6 где всё точно турбулентное Alfa при SST > 1500.

Люди добрые помогите!

Поделитесь опытом моделирования теплообмена. Наверняка каждый выполнял проверочные расчёты.

[ivanklok 0]

более близко к реальности будет, если установить в качестве источника не тепловой поток, а мощность

[_serge 24]

А источник расположить внутри цилиндра из реального (заданного) материала.

Решать как задачу сопряженного теплообмена.

[sokal_ 0]

более близко к реальности будет, если установить в качестве источника не тепловой поток, а мощность

Извиняюсь, задан не тепловой поток а плотность теплового потока.

Чем, в данном случае, тепловой поток отличается от мощности?

А мощность отнесённая к площади является чем то не реальным?

А источник расположить внутри цилиндра из реального (заданного) материала.

Решать как задачу сопряженного теплообмена.

Пробовал, но как знал что эффекта от этого быть не может так и получилось, эффекта нет.

В данном материале моделируется сопряжённый теплообмен?!?

CFX_heat_transfer.pdf

[BadArtem 9]

По сетке: попробуйте Y+=0.1.

Проверьте теплофизические свойства среды.

Для расчёта alfa используйте следующие параметры:

Wall Heat Flux, (должен соответствовать заданному ГУ)

Total Temperature (или Temperature если включено Thermal Energy).

Не вычисляйте alfa в CFX, делайте это в Excel.

При построении графиков следите, чтобы переключатель Conservative/Hybrid стоял в положении Hybrid. Запись графиков делайте прямо из панели настройки параметров Chart.

Если всё сделано верно, результат хорошо согласуется с экспериментом.

Поищите источники, указанные в CFX-Validation report. Следите за числом Re и разбросом экспериментальных точек из разных статей. Особенно рекомендую задачу теплообмена на оребрённой стенке - полезно поломать голову над постановкой.

С уважением, BadArtem.

[Alex53 0]

Доброго времени суток всем. У меня считается задачка сопряженного теплообмена (газ-тв. тело). Перед началом решения в файл .out выдается такое предупреждение:

+--------------------------------------------------------------------+

| ****** Notice ****** |

| Wall Heat Transfer Coefficient written to the results file uses |

| "Wall Adjacent Temperature" for the bulk temperature. If you want |

| to override the bulk temperature then set the expert parameter |

| "tbulk for htc = <value>" |

+--------------------------------------------------------------------+

Насколько я понял смысл предупреждения: коэффициент теплоотдачи рассчитывается по данным в соседней со стенкой ячейке. Но классическое определение коэффициента теплоотдачи предусматривает разницу температур вне погранслоя и на стенке. Очевидно, что производная dT/dy будет больше у стенки. Чтобы этого избежать в предупреждении и предлагается назначить экспертное значение tbulk для расчета коэффициента теплоотдачи. Правда сам с tbulk не работал. Ну а начало истории было таким же, как и автора темы: наткнулся на нереально большие значения коэффициента теплоотдачи.

[a_schelyaev 366]

Ребт, а вы еще для полноты счастья проверьте правильно ли температура восстановления считается.

:)