Результаты решения задачи

[none 51]

привет всем. Хочу задать всем вопрос по поводу истолкования результатов численного моделирования потока вязкой несжимаемой жидкости (воды при 25 градусах). У меня есть форсунка. Канал форсунки расположен под углом к основному потоку. Давление в потоке в области забора жидкости примерно 5 атм. Известно, что при вхождении жидкости в канал форсунки возникает зона в которой давление может сильно падать. В общем вот картинка.

Как так может быть давление (-7) атм ??? Минус 7 атмосфер. Да даже если не -7 а просто минус.

Модель турбулентности SST. Blend factor = 0,6. Задача сошлась за 155 итераций. Правда одна из невязок уравнений по какому-то (не помню) моменту продолжала иметь периодический харакрер в момент достижения нужного значения RMS=10^(-4). Проясните пожалуйста ситуацию кто понимает от чего такое может быть. Заранее всем согромное спасибо.

Изменено 17 марта 2006 пользователем none

[diip7 0]

ну я конечно не специалист в гидродинамике - но на сколько помню: в ансисе приводится какое-то там относительное давление, что ли или че-то в этом духе - посмотрите в Theory References - там есть истолкование...

(я просто помню - моделировал профиль крыла в потоке (гы - а кто ж его не моделровал:)) ) - так там эта разреженность, как раз приводит к отрицательному "давлению" - потому как оно берется в какой-то относительной форме...)

Короче читайте теорию про то как оно устроено, а глазам не верьте:)

[none 51]

Так это, я так понимаю, эталонное давление - Reference pressure, если, например, задать это давление 1 атм, то давление на шкале ни в коем разе не должно быть меньше, чем - 1 атм. То есть ноль на шкале давлений соответствует этому заданному reference pressure А у меня в задаче получается, что reference pressure = 1 атм, а в результатах получается - 4 атм. Такое физически невозможно. Может все-таки это из-за того, что остались какие-то неустойчивые периодические процессы в течении (судя по периодически уменьшающейся невязке по моменту), Может они порождают эту нефизичность ?

[Grizz 1]

Уважаемый None,

Причиной отрицательных давлений скорее всего является кавитация, т.е. давление воды в некоторой области падает до давления насыщенного пара, ниже которого упасть оно не может. Включите модель кавитации и отрицательных давлений не будет

[none 51]

Уважаемый Grizz, обьясните мне пожалуйста по мере сил почему решатель допускает такие нефизичности при решении, и можно ли мне заявить, мол, что там где давление меньше чем минус 1 атмосфера, в этих местах будет зарождаться кавитация, а остальное поле переменных - можно использовать для оценок ??? И с какой степенью точности можно утверждать, что получившееся решение можно использовать для количественных оценок, например для расхода ??? По данному решению, расход вполне хорошо соотносится с экспериментом, а по расчету, который я уже успел провести (transient-расчет, который в свою очередь прекрасно сошелся за два дня к стационару с большой точностью RMS 10^(-5), правда с другой моделью турбулентности K-e) расход получился на удивление меньше (в 3 раза) ! Казалось бы, получено точное нестационарное решение, которое в своем апогее несет стационарную картину потока, и оно вдруг так сильно расходится с экспериментом, а сломаное решение с нефизичными значениями параметров, прекрасно отражает действительность,что за незадача ?! Заранее еще огромнее спасибо, если кто-нибудь мне напишет что вообще происходит :)).

Изменено 22 марта 2006 пользователем none

[Miki 3]

необходимо вывести Absolute pressure чтобы и людей и себя не мучать нелепыми догадками.

отрицательного давления не может быть в расчете, он не сможет такого рассчитать , подумайте чуть чуть про плотность при таком давлении, решатель гораздо раньше упадет.

[none 51]

Так выводил я и абсолютное давление (на сколько я помню) и все что угодно...везде глубокий минус и космос. Я полагаю, что дело все в том, что не захватил решатель турбулентных всех возмущений, как я уже говорил выше, задача сошлась при стационаре с невязками моментов имеющими осцилляционный характер. Кстати говоря, пусть будь хоть какая кавитация в этих местах, давление все равно не должно быть таким, и решатель не должен ломать решение в этих зонах. Сейчас поставил задачу еще раз на транзиент счет, теперь вроде как на каждом шаге сходится до 10^(-4). А шаги начальные я сделал аж 10^(-6) (если больше - не сходится на шаге). Рассчитываю секунду. Количество кэ 1900000, со сгущениями в интересных местах. Сетку правда выгладить хорошо не удалось, слишком большая разница в размерах кэ да и геометрия сложновата как ее не ослабляй. Посмотрим что будет. Miki, прокомментируй пожалуйста ситуацию с возможностью использования полученного решения, которую я описал в последнем своем посте, адресованном Grizz.

[Lynx 1]

Не могу молчать!

none: Я полагаю, что дело все в том, что не захватил решатель турбулентных всех возмущений

"Турбулентные возмущения" имеют ко всему этому примерно такое же отношение как бузина в огороде к дядьке в Киеве

none: Кстати говоря, пусть будь хоть какая кавитация в этих местах, давление все равно не должно быть таким, и решатель не должен ломать решение в этих зонах.

Что значит "не должно"? Решатель работает как раз не с абсолютными, а с относительными значениями давления! У вас среда несжимаемая? Несжимаемая! Значит поле давления определяется с точностью до аддитивной постоянной, для определения которой и используется значение Reference Pressure. И используется оно ТОЛЬКО ДЛЯ ВЫВОДА РЕЗУЛЬТАТОВ (!), в решении оно никак не задействовано! Решатель "не знает" что вы там поставили, может у вас там 10 атмосфер стоит, и тогда все абсолютно физично! Поле давления, которое вы получили, удовлетворяет исходным дифференциальным уравнениям, так что никто вам решение не "ломал"

В общем включите модель кавитации, и будет вам Щастье, с большой буквы "Щ". Потому что решатель никогда не догадается сам ее включить - у него мозгов нету, а у вас есть!

[BigBrother 1]

Сэры! Кавитация положение не спасёт и не должна спасать! Конечно, если имеет место сильное разряжение, вода закипит. Ну и что? А если там не вода? Пусть это некая некипящая жидкость (мне две цистерны идеального газа пожалуйста ). В этом случае решатель бы не мог выдать отрицательного абсолютного давления - он бы сразу вылетел. Во-вторых, к вопросу о расходах: какие были граничные условия? Можно привести картинку с геометрией и ГУ?

PS - это не КЭ!

[none 51]

картинку сейчас выложить не могу, комп работает на пределе возможностей, загрузить какое-нибудь еще приложение нереально. Сейчас опишу словами, а позже выложу картинку. Существует длиннный трубопровод - магистраль....на этой магистрали периодически установлены ответвления (тройники)....каждое ответвление - это небольшой участок формирующийся тройником, сервоклапаном, и форсункой. Форсунка брызгает в воздух атмосферы и имеет несколько прямых каналов диаметром порядка нескольких миллиметров, расположенных в горизонтальной плоскости и под разными углами к оси ответвления. В общем все это для того, чтобы добиться хорошей площади покрытия водой близлежащих земляных покровов. Диаметр магистрали раз в 12 больше, чем диаметр каналов. Давление в магистрали до 8 атмосфер. Так вот, моделируется поток жидкости в момент функционирования одного такого ответвления (сервоклапан открывается и закрывается через несколько секунд), причем все остальные ответвления, коих много дальше по направлению потока, не работают (их сервоклапаны закрыты). Исходя из всего вышесказанного, расчетная область представляет из себя небольшой участок до ответвления (тройника), побольше участок после ответвления (тройника) трубопровода и естественно само ответвление с причудливыми формами стенок внутри сервоклапана и форсунки. Такая конфигурация (полагаясь на интуицию) представляет из себя нечто вроде большого свистка, и турбулентные завихрения в такой области предполагаются быть сильно изощренными :). ГУ не самые органичивающие, но без них никак. На входе (естственно он с одной стороны обрубленной магистрали, с другой - стенка) 8 атмосфер Total pressure, на выходе (выход - это 5 отверстий форсунки) 1 атм average static pressure. Расход - неявный результат решения.

[Lynx 1]

BigBrother: В этом случае решатель бы не мог выдать отрицательного абсолютного давления - он бы сразу вылетел.

Ладно, еще раз

У нас несжимаемая среда, пусть это будет "не-вода" , главное что НЕСЖИМАЕМАЯ. Т.е. плотность постоянная, в уравнения входит как константа, следовательно уравнение состояния нам не нужно. В этом случае решатель работает с давлениями, при чем с ОТНОСИТЕЛЬНЫМИ. Значение относительного давления может быть как положительное, так и отрицательное. При чем как сколь угодно большим положительным, так и сколь угодно малым отрицательным. Потому что ДАВЛЕНИЕ В НЕСЖИМАЕМОЙ СРЕДЕ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ С ТОЧНОСТЬЮ ДО АДДИТИВНОЙ ПОСТОЯННОЙ. Но инженер обычно не хочет знать давление с точностью до аддитивной постоянной, ему подавай конкретное число. Специально для него, инженера, а вовсе не для решателя (!), существует Reference Pressure, которое добавляется к результатам решения при выводе полного давления (Total Pressure).

Обсуждаемое поле давления абсолютно правильно с математической точки зрения (с точки зрения решателя), т.е. решение сошедшееся и все хорошо. Оно нефизично (неправильно с точки зрения инженера), потому что когда мы начинаем пересчитывать все в абсолютное давление получаем лажу. Но если бы у нас в Reference Pressure стояло не одна атмосфера, а десять, то все было бы физично, так? Но решателю по барабану, что мы там написали в Reference Pressure, потому что для несжимаемой среды он работает с относительными давлениями и см. первый абзац!

Изменено 31 марта 2006 пользователем Lynx

[BigBrother 1]

Я думал всё наоборот В смысле решатель работает с абсолютным давлением, а для инженегров выдаёт относительное. Значит существует решение уравнений Навье-Стокса для отрицательного давления? Ладно, допустим. Но, если задача поставлена корректно и решена правильно, то не должно быть такой фигни. Референсное давление у нас 1 атм., не больше и не меньше и абсолютное давление должно получаться положительным. Без включения кавитации

[none 51]

Хочу еще дабавить....когда я задаю референсное давление 1 атм для задачи, я говорю тем самым, что нулевой уровень на шкале представления результатов - 1 атм. И когда хочу задать 8 атмосфер на inlet я пишу 7, так как к нему прибавляется еще 1 - референсная атмосфера и если на outlet хочу задать 1 атм, то пишу 0 атмосфер. Если это все правильно, то как ни крути получается лажа.На входе все физично, как задавалось 8 атм так и есть 8...но ближе к outlet в этих самых зонах кавитации оно, как видно на рисунке, - загадочное....значит есть какая-то причина этому. Что и удивляет, если все сделано правильно, то решатель не должен выдавать в какой-то части расчетной области глубокий минус? а в остальной большей части расчетной области - приблизительно разумные давления, соотносящиеся с давлениями на ГУ (например, как говорил выше, вблизи inlet 8 атм).

[graph 0]

none: Как так может быть давление (-7) атм ??? Минус 7 атмосфер. Да даже если не -7 а просто минус

а вы не путаете жидкость с газом? газ растянуть дальше нуля нельзя, а жидкость то что мешает?

[Lynx 1]

BigBrother:

Я думал всё наоборот smile.gif В смысле решатель работает с абсолютным давлением, а для инженегров выдаёт относительное.

Нет, нет и еще раз нет! Решатель работает только с относительными давлениями!

BigBrother: Но, если задача поставлена корректно и решена правильно, то не должно быть такой фигни.

Задача поставлена у нас МАТЕМАТИЧЕСКИ правильно. И решение тоже МАТЕМАТИЧЕСКИ правильное

BigBrother: Референсное давление у нас 1 атм., не больше и не меньше и абсолютное давление должно получаться положительным. Без включения кавитации smile.gif

Третий раз :) - решатель не знает величину Reference Pressure. Сделаем ее 10 атм и все будет правильно!

Чтобы получить физичное решение нужно в этом случае ОБЯЗАТЕЛЬНО включать модель кавитации. Только она даст привязку к абсолютным давлениям со стороны решателя - в этом случае уже будет учитываться величина Reference Pressure.

И вообще, не факт, что кавитация там изначально не задумывалась. Это ж форсунка и кавитация может большую роль играть в распылении. Если уж на то пошло, то у нас выходные граничные условия некорректные, потому что из форсунки не сплошной поток жидкости выходит.

graph: а вы не путаете жидкость с газом? газ растянуть дальше нуля нельзя, а жидкость то что мешает?

Путают они, путают! А растянуть обычно мешает та самая кавитация, которую оне включать не хотят

Изменено 3 апреля 2006 пользователем Lynx

[none 51]

Да бог с ней с кавитацией ..включить ее не проблема.....просто в тех зонах в которых возникает кавитация давление-то по-любому не минус 7 атмосфер ! (в чем я уже начинаю сомневаться)....Поясните пожалуйста ситуацию с растягиванием жидкости....каким образом можно растянуть жидкость (теоретически я так полагаю) до -7 атм и главное объясните почему это можно сделать с точки зрения физики частиц например. На сколько я догадываюсь давление НОЛЬ - это значит что ни одна молекула вещества не касается и не давит на бесконечно малый объем вещества - то есть нет молекул. А я что-то догоняю ..коль скоро жидкость несжимаемая - значит частицы всегда есть и неразрывны и на них можно действовать объемными силами сколь угодно большими.....я правильно рассуждаю ? Значит результаты совсем даже физичные получаются ? ..в чем их нефизичность ? ..в том что жидкость нельзя растянуть до -7 атм ??? или все-таки можно ? ...что в этих зонах происходит ? может там действительно -7 атм потенциально было бы если бы в природе не существовало кавитации ? Кажется я начинаю догонять :)

Изменено 3 апреля 2006 пользователем none

[BigBrother 1]

none: Давление в магистрали до 8 атмосфер

none: И когда хочу задать 8 атмосфер на inlet я пишу 7

8 атм это относительно улицы? Тогда надо на входе 8 и задавать.

И не total pressure, а статическое давление. Или там бешеный скоростной напор?

[graph 0]

none:..в чем их нефизичность ? ..в том что жидкость нельзя растянуть до -7 атм ??? или все-таки

можно ? ...что в этих зонах происходит ? может там действительно -7 атм потенциально было бы если бы в природе не

существовало кавитации ?

по поводу отрицательных давлений - например <noindex>http://www.ufn.ru/ufn72/ufn72_10/Russian/r7210e.pdf</noindex>

нефизичность - это если в природе не существует, например газ сколько не растягивай, меньше нулевого давления в нём не получишь,

поэтому если в результате для газа видим область с отрицательным давлением, то ахтунг.

для твёрдого тела при растяжении получим напряжения внутри, ну и для жидкости тоже, только у неё тензор шаровой и это няпряжение посути будет

отрицательным давлением. ничего нефизичного, просто потенциал межчастичного взаимодействия здесь другой чем для газа.

кавитация здесь явление побочное, если она есть, то только будет както влиять на эти зоны (кстати всегда считал, что главное в ней не

возникновение пузырей, а их схлопывание, и включать её интересно не для гашения отрицательных давлений, а для выяснения влияния таких

микроударов на окружающий материал. правда сам кавитацией особо не занимался, может хто расскажет, что именно в САЕ-пакетах сия модель даёт?)

[Lynx 1]

none:

Да бог с ней с кавитацией ..включить ее не проблема.....просто в тех зонах в которых возникает кавитация давление-то по-любому не минус 7 атмосфер !

Все правильно - если ее включить, то такого безобразного падения давления уже не будет. Как оно упадет до давления насыщеных паров, так появится каверна, структура течения принципиально изменится, а соответственно и распреддав.

BigBrother:

8 атм это относительно улицы? Тогда надо на входе 8 и задавать.

Если относительно улицы, то да

graph:

кавитация здесь явление побочное, если она есть, то только будет както влиять на эти зоны (кстати всегда считал, что главное в ней не возникновение пузырей, а их схлопывание, и включать её интересно не для гашения отрицательных давлений, а для выяснения влияния таких микроударов на окружающий материал. правда сам кавитацией особо не занимался, может хто расскажет, что именно в САЕ-пакетах сия модель даёт?)

Вот как раз схлопывание пузырей и микроудары модели кавитации, которые идут в САЕ "общего назначения" практически никак не моделируют. Модель кавитации, самая простая, ограничит нам минимальное давление и локально изменит свойства среды в тех местах, где давление порывается стать ниже давления насыщенных паров. Более сложная модель подразумевает двухфазное течение - жидкость + насыщенный пар. Соотсветсвенно будет каверна, с границей раздела и т.п.

[none 51]

Давление 8 атмосфер я так полагаю абсолютное. Датчик ставится в трубу и замеряет почти статическое давление, только вот в датчиках я конечно не силен, возможно что действительно он показывает разницу с атмосферным. Это все не суть важно. Важно что на самом-то деле давления физичные (прочитал по сылочке). На границах задавать статику с обоих концов нельзя - очень мало огрничивающее сочетание ГУ для системы, - задача не сойдется (прочитал в мануалах) хотя в моем случае, наверное, можно, поскольку полное - мало отличается от статического на входе из-за небольших скоростей. Я просто дико благодарен всем, кто помог мне разобраться, что к чему ! Я уверен, что данный топик поможет еще не только мне.