Может ли дорожка Кармана проявляться в несжимаемой среде?

[etcartman 23]

То есть, иными словами, если в модели, в которой наблюдается срыв вихрей (не проблема смоделировать хоть почти где) перейти к уравнениям Эйлера при тех же параметрах - сохранится ли данный эффект?

[HFL 34]

Для начала уравнения Эйлера описывают невязкую среду а вовсе не несжимаемую.

 

Вы таки определитесь где вам нужна дорожка Кармана 

 

Если коротко то данный феномен характерен для вязкого течения (как сжимаемого так и несжимаемого )

 

То есть строго говоря Рейнольдс для невязкого потока равен бесконечности (из за нулевой вязкости) ... ну а если нестрого ... то любая численная решалка для невязкого газа имеет схемную вязкость 

[etcartman 23]

Да, я попутал - речь в моем случае идет о несжимаемом потоке (если я верно понял - частный случай уравнения Эйлера)

Мне интересна не конкретная среда (вода, воздух), а особенности численного решения, для абстрактного случая.

То есть - вот есть поток, уравнения Навье Стокса. Потом тот же поток моделируется как несжимаемый - будет ли дорожка?

Я плохо на самом деле понимаю разницу между разными случаями, но вопрос по феномену тем не менее имеется.

 

PS не могли бы вы примерно привести пример, когда дорожка возникает в несжимаемом потоке, при каких исходных данных?

PPS - уточню вопрос до предела. можено ли получить дорожку на уравнении прикрепленном к посту?

Изменено 10 ноября 2015 пользователем etcartman

[HFL 34]

Если коротко, дорожка будет образовываться если Рейнольдс обтекаемого тела  попадает в диапазон  47<Re<10⁵ (для бесконечного цилиндра)

 

Кроме того по числу Струхала можно примерно определить частоту срыва вихря. Сжимаемость/несжимаемость в данном случае особо не влияют.

Изменено 10 ноября 2015 пользователем HFL

[etcartman 23]

Понятно - спасибо. Я поясню, почему я задал данный вопрос. В некоторых приложениях очень важно знать - возникает ли срыв вихрей и насколько часто. В частности если частота срыва вихрей совпадает например с собственной частотой конструкции - это очень нежелательное явление (для конструкций означает значительное по величине циклическое нагружение и требует специального конструирования с учетом усталости). Ввиду того, что практически на поток газа (ветер) влияет огромная масса факторов (ни в одном из практических случаев идеальная схема, типа "бесконечный цилиндр" не работает) сложно вообще понять - возникнет оно или нет на практике, и на какой частоте. Если плясать от уравнений - то тут более или менее становится понятной природа явления, например то, что оно 100 процентно не случайно, грубо говоря математически следует из уравнений при определенных параметрах.

Изменено 10 ноября 2015 пользователем etcartman

[etcartman 23]

PS Есть такая вещь для дымовых труб, которая называется "интерцептор". Такие же штуки применяют для крыльев самолетов. Оптимальные геометрические параметры вроде бы подобраны исходя из практики (либо продувкой в аэродинамической трубе).

Просто не в курсе - можно ли данный девайс смоделировать например в опенфоам или еще где то. Ну по смыслу моделирования, срыва вихрей возникать не должно при применении данного девайса. Также известно что срыв вихрей не возникает на конических формах.

Возможная практическая задача, следующая из этого всего - можно ли как то упростить данное приспособление или нет? В ряде случаев (например детали монументов, в частности такие как меч волгоградской скульптуры, ника царители и тд) по эстетическим требованиям использовать что то подобное не возможно. Может быть что то другое возможно и т.д.. Коль данное явление сейчас сравнительно просто моделируется (с учетом выросших возможностей ПК в последние 10-15 лет), то возможно кто то, когда то придумает нечто такое, что данная проблема просто перестанет существовать.

Изменено 10 ноября 2015 пользователем etcartman

[HFL 34]

Опять же если кратко то любой нестационарный (transient) решатель (в том числе из OpenFOAM) позволяет решать такие задачи.

[etcartman 23]

а насколько затратно по времени например вычислить число Cтрухаля для произвольного сечения (в пространственной постановке)?

[Fedor 1 597]

Несжимаемых сред не бывает, это условность. Жидкость можно считать очень плохо сжимаемой средой,

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D1%85%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B6%D0%BA%D0%B0а "цепочки вихрей, которые наблюдаются при обтекании жидкостью или газом протяжённых цилиндрических тел " могут быть. Подобные колебания иногда можно видеть сплавляясь на байдарке по речкам на упавших в воду длинных тонких деревьях. Они сильно колеблются по вертикали :)

[etcartman 23]

Не видел, не знал что такое возможно в воде. В целом интересно было бы найти и почитать статью про применимость тех или иных моделей (не популярную и расплывчатую а по меньшей мере с ссылками на Re и уравнения).

[Fedor 1 597]

Не раз видел. Течение гладкое, спокойно течет сквозь ветки или толстые бревна. И вдруг при диаметре около 5 см видишь, что ходуном ходит вверх и вниз без каких либо внешних причин :)

[etcartman 23]

а скорость течения? 1-2 m/s?

[HFL 34]

а насколько затратно по времени например вычислить число Cтрухаля для произвольного сечения (в пространственной постановке)?

Э-э-э одно умножение и одно деление 

 

Как выбирается характерный линейный размер знаете ?

[etcartman 23]

Я имел такую практическую задачу - вытяжная труба из 5-ти дымоходов разного диаметра например. И вопрос - будет ли оно автоколебаться или нет? В плоской постановке проверить не проблема например. А реальные задачи?

Вообще вы не представляете какой это геморрой на практике, когда такие явления возникают например в строительных конструкциях (которые обычно проектируются на максимальный ветер без учета усталости - просто на максимальную нагрузку - несколько минут раз в 20 лет). Сколько крови попортил например меч этой дамы . В связи с этим и вопрос такой - насколько быстро подобные проблемы моделируются в том же ОпенФоам или Элмер-Фем (а я в курсе что моделируется в принципе).

То есть практически нужно арендовать какой то кластер или на хорошем ПК можно за пару дней решить.

Опять же самолеты какие нибудь проектируются лет по 15 со всякими теоретическими и экспериментальными изысканиями. Другой вопрос можно ли найти решение в проекте который стоит $30 K и делается за пару-тройку месяцев (то есть денежные средства ограничены равно как и время). Отсюда и возник вопрос - насколько практически решаема данная проблема на сегодняшнем уровне развития вычислительных ресурсов и стоимости машинного времени.

Изменено 10 ноября 2015 пользователем etcartman

[Fedor 1 597]

"а скорость течения? 1-2 m/s?" - не больше...

[HFL 34]

Решаема (LES), но за такой ценник я бы заморачивается этим не стал бы.

[etcartman 23]

Понятно, стало быть пока такие задачи в объемной постановке не так просто решаются (продувка масштабированной модели то может даже и дешевле как я понял). Это надо иметь в виду в общем.

А я вот попробовал рассчитать бревно 5 см на скорости от 0,25 до 2 м/с. Вода ro=1000 кг/м3 v=0.001 па*с Вязкость

И такая картинка что все спокойно - даже хвоста не заметил за цилиндром

То есть некоторая концентрация потока вокруг бревна (по аналогии с концентрацией напряжений) и дальше вполне установившийся режим.

Может напортачил что то. Дико мучаюсь вопросом по поводу отсутствия явления.

5sm.dxf.zip

Изменено 11 ноября 2015 пользователем etcartman

[soklakov 1 475]

а насколько затратно по времени например вычислить число Cтрухаля для произвольного сечения

 

В плоской за месяц можно))

[Fedor 1 597]

Гидроаэромеханикой не занимался лет тридцать, но насколько помню все связанное с турбулентностью связано с потерей устойчивости движения. Надо чтобы были какие-то несовершенства. Сначала получите неустойчивость хоть при каких-то условиях, а уж потом уточняйте цифры. http://mash-xxl.info/info/140599/

Пульсации давления возможно возникают как в свистке...

Изменено 11 ноября 2015 пользователем Fedor

[ccc44 53]

А я вот попробовал рассчитать бревно 5 см на скорости от 0,25 до 2 м/с. Вода ro=1000 кг/м3 v=0.001 па*с Вязкость И такая картинка что все спокойно - даже хвоста не заметил за цилиндром

 

А у меня картинка получается вот такая: