Эффект Ранка-Хилша

[VICT0R_1945 21]

Всем привет.

Пытаюсь предсказть (рассчитать) движение в вихревой трубе.

Использую в первом приближении 3D-модель похожую на ту, что в работе (ВР.pdf (2)), используя следующие основные настройки.

Желаю получить распределение как у них векторов (скоростей осевых), однако не выходит.

Какие граничные условия надо изменить на входе и выходе, а также уравнения еще подключить/отключить и в какой постановке, считать по давлению или плотности?

Выбрал для себя 2 критерия оценки - вектора скоростей как в работе  (ВР.pdf (2)) и движение струек от входа (330 Градусов) в направление сначала горячего выхода (360 Градусов), а затем холодного (300 Градусов).

Сейчас удалось реализовать ток критерий №2 каким-то чудом, но порядок невязок 10^3, можно ли верить такому расчету?

 

 

ВР.pdf (2).pdf Ranque_CFD (1).pdf 1036.pdf

[Maik812 290]

Интересно а охлаждение и нагрев просчитывает хоть какой то пакет CAE или эффект как то предсказывает?

[karachun 2 038]

@VICT0R_1945 У вас ус отклеился плотность постоянная, хотя в домене есть большой перепад давления и сверхзвук. Замените на ideal gas, для начала.

О самой трубе и подходе к моделированию ничего сказать не могу - впервые виду.

 

6 минут назад, Maik812 сказал:

Интересно а охлаждение и нагрев просчитывает хоть какой то пакет CAE или эффект как то предсказывает?

От чего? От расширения или сжатия газа? Это может любой пакет, в том числе SW Flow Simulation.

Или вы имеете в виду - именно в вихревой трубе? Так вон, выше, скинули целых три статьи с численными расчетами. Какие еще подтверждения вам нужны?

Изменено 15 февраля 2021 пользователем karachun

[Maik812 290]

3 минуты назад, karachun сказал:

От чего? От расширения или сжатия газа? Это может любой пакет, в том числе SW Flow Simulation.

Так там и то и другое, в центре холод, по краям тепло. ставят обычно кольцо чтоб с центра выходил холод а в трубке отверстие боковом горячий газ.

Ну называю обычно что разделение температуры газа *но это не правильно :)

Изменено 15 февраля 2021 пользователем Maik812

[VICT0R_1945 21]

3 минуты назад, karachun сказал:

@VICT0R_1945 У вас ус отклеился плотность постоянная, хотя в домене есть большой перепад давления и сверхзвук. Замените на ideal gas, для начала.

О самой трубе и подходе к моделированию ничего сказать не могу - впервые виду.

 

От чего? От расширения или сжатия газа? Это может любой пакет, в том числе SW Flow Simulation.

Да, здесь накосячил. А граничке проверить можете, я думаю теорию вихревой трубы вы знаете? И кстати тоже вопрос, по умолчанию стоит 300 градусов всегда, если я оставлю по умолчанию, он мне поставит именно эту температуру или нет? Видел видео, там парень оставил по умолчанию, но в итоге у него все ровно вышли иные значения на входе и выходах.

И по давлению, у него там на выходах по -3 атмосфере, на входе 3.

А внутри 4 атмосферы.

Это корректные данные?

Или можно поставить на выходах по 1, а на входе 7. (В центре также оставить 4).

[karachun 2 038]

@Maik812 Ну так почитайте статьи, они как раз о численном моделировании. Или вы ждете что кто-то за вас из почитает?

 

13 минут назад, VICT0R_1945 сказал:

А граничке проверить можете

Не могу. Это вы сами должны знать какое у вас давление на входе и выходе. Если вы не знаете семь у вас атмосфер на входе или четыре то вам никакой ансис не поможет.

 

13 минут назад, VICT0R_1945 сказал:

я думаю теорию вихревой трубы вы знаете?

Не знаю.

 

13 минут назад, VICT0R_1945 сказал:

И по давлению, у него там на выходах по -3 атмосфере, на входе 3.

А внутри 4 атмосферы.

Это корректные данные?

Или можно поставить на выходах по 1, а на входе 7. (В центре также оставить 4).

Если плотность по уравнению идеального газа то давления нужно ставить как в реальности. Никаких отрицательных давления там быть не может.

 

Если перепад давления большой то поставить опорное давление в 0 и на входах и выходах поставить давления согласно проекту, предварительным расчетам, кароче так как оно там на самом деле будет.

 

13 минут назад, VICT0R_1945 сказал:

И кстати тоже вопрос, по умолчанию стоит 300 градусов всегда

Где стоит?

Изменено 15 февраля 2021 пользователем karachun

[VICT0R_1945 21]

1 минуту назад, karachun сказал:

@Maik812 Ну так почитайте статьи, они как раз о численном моделировании. Или вы ждете что кто-то за вас из почитает?

 

 

Где стоит?

Ну в ансисе, сейчас поставил везде 300 уравнение не сходится...

[karachun 2 038]

1 минуту назад, VICT0R_1945 сказал:

Ну в ансисе

Ну раз в ансисе то пусть стоит.

[VICT0R_1945 21]

9 минут назад, karachun сказал:

Ну раз в ансисе то пусть стоит.

Влияет ли как-нибудь выходное сечение? Нут т.е. если оно будет велико может ли поток течь только в один выход? Или неважно?

И если поставить условие - невозможности обратного тока с входов и выход - задачи решится (сходимость будет)?

Просто смотрел траекторию, пока видно что есть вихрь у периферии до горячего выхода, далее он отталкивается от стенки вроде или даже выход (визуально не понял) и идет на холодный выход.

Изменено 15 февраля 2021 пользователем VICT0R_1945

[karachun 2 038]

@VICT0R_1945 Не очень понял что вы имели в виду. Если при расчете на выходах возникает обратный ток то лучше всего отодвинуть выход подальше, чтобы поток спрямился и обратных токов не было.

[VICT0R_1945 21]

2 минуты назад, karachun сказал:

@VICT0R_1945 Не очень понял что вы имели в виду. Если при расчете на выходах возникает обратный ток то лучше всего отодвинуть выход подальше, чтобы поток спрямился и обратных токов не было.

Нет, у меня выходит так, что в один выход выходит поток, а не в 2, т.е. задаю я их два, а выходит все в 1. Хотя визуально траектория вихрей яко бы к 2 выходам (сначала к первому - горячему, потом ко второму - холодному), но вектора идущие вдоль оси идут только к одному выходу - горячему.

 

[karachun 2 038]

3 минуты назад, VICT0R_1945 сказал:

Нет, у меня выходит так, что в один выход выходит поток, а не в 2, т.е. задаю я их два, а выходит все в 1.

Это вы по картинкам определяете или вы смотрели на массовые расходы?

Смотрите на массовый расход, на его знак .

[Maik812 290]

46 минут назад, karachun сказал:

Ну так почитайте статьи, они как раз о численном моделировании. Или вы ждете что кто-то за вас из почитает?

почитаю, я же не знал что там статьи, а не расчеты..

[VICT0R_1945 21]

39 минут назад, karachun сказал:

Это вы по картинкам определяете или вы смотрели на массовые расходы?

Смотрите на массовый расход, на его знак .

Да определял по эпюрам скоростей (векторам скоростей осевых), я знаю как должны быть расположены примерно вектора скоростей горячего и холодного потока.

Потому что расход это скорость на площадь и он может и пойти в нужном направлении, а может и нет, ибо будет определяться вычитанием 1 вихря из другого.

Однако у меня у меня могут быть места, где будет сгусток расхода в нужном направлении и канал, но там будет аномалия эпюра скорости, поэтому и говорю выбрал критерием эпюру осевой скорости, но возможно и вы правы, пока нет данных по эксперименту и чисто теоретически рассуждаю так, как в статьях.

P.S. Уже сегодня получил неправильное векторное представления скоростей, однако через один элемент шел весь расход в нужно направлении и рядом с ним длинны вектор скорости, поэтому я пока оцениваю качественно, а не количественно, точных значений все ровно нет, мне нужна ток правильная физичная модель и ее понимание.

P.P.S. Периферийная кольцевая площадь вихря может быть соизмеримой с ядровой или даже больше, так что расходы проверю, но уверен, если вектора скоростей куда надо пойдут и будут нужной величины, что визуально легко определить, расход тоже куда надо пойдет) А расход осевой в данном случаем среднее значение эпюры скорости вихря, на эту площадь, ну и дальше как ранее один вихрь минус другой.

 

Изменено 16 февраля 2021 пользователем VICT0R_1945

[VICT0R_1945 21]

Вот теория из книги.

 

[karachun 2 038]

@VICT0R_1945 Ваша вихревая труба работает в составе некоторого трубопровода. Ну так и добавьте участки этого трубопровода на выходах. Сильно длинные трубы добавлять не нужно - хватит участка длинной 10-20 диаметров. Тогда на выходах никакого обратного тока не будет и можно будет вывести в CFD-Post одно число - соответствующий массовый расход. И еще много полезной информации, например среднюю температуру на каждом из выходов.

 

И не надо будет мерить длины векторов линейкой на мониторе.

 

 

41 минуту назад, Maik812 сказал:

почитаю, я же не знал что там статьи, а не расчеты..

2 часа назад, VICT0R_1945 сказал:

похожую на ту, что в работе

Ей богу. Как дети малые.

Один спрашивает не читая у другого 300 в Ансисе стоит и расход определяется визуально, на глаз.

30 минут назад, VICT0R_1945 сказал:

что визуально легко определить, расход

Ну так скажите мне, чисто визуально, какой расход через горячий выход, в кг/с?

Изменено 16 февраля 2021 пользователем karachun

[VICT0R_1945 21]

21 минуту назад, karachun сказал:

@VICT0R_1945 Ваша вихревая труба работает в составе некоторого трубопровода. Ну так и добавьте участки этого трубопровода на выходах. Сильно длинные трубы добавлять не нужно - хватит участка длинной 10-20 диаметров. Тогда на выходах никакого обратного тока не будет и можно будет вывести в CFD-Post одно число - соответствующий массовый расход. И еще много полезной информации, например среднюю температуру на каждом из выходов.

 

И не надо будет мерить длины векторов линейкой на мониторе.

 

 

Ей богу. Как дети малые.

Один спрашивает не читая у другого 300 в Ансисе стоит.

Можно и без линейки, там цвета разные))

21 минуту назад, karachun сказал:

Ну так скажите мне, чисто визуально, какой расход через горячий выход, в кг/с?

Ну при кольце в 2 мм 167*0,00012/2=0,01 кг/с... Ну примерно.

167 скорость по эпюре - примерно, 0,00012 площадь в компасе, а 2 это типа там же надо среднюю скорость ну принял за прямоугольное распределение...

Изменено 16 февраля 2021 пользователем VICT0R_1945

[VICT0R_1945 21]

Вышло не визуально немного, но в целом я это и имел ввиду, посмотреть на вектор и перемножить на площадь, у меня-то все под рукой)

Но проблема не в этом, а в том, что пока в ансисе этого нет, хотя ваши подход анализа мне нравится, будут данные с эксперимента, тк и сделаю, но сначала с меня просят мат модель, потом пришлют геометрию, т.е. я щас как бы обсчитываю ерунду, что б потом реальную модель посчитать. И заодно придумал критерий истинности, согласно теории.

Поэтому мне так нужны эти вектора.

Немного ток в расчете ошибся, на 2 делить, если ламинарное, там надо умножить на 0,85, т.к. турбулентное.

Изменено 16 февраля 2021 пользователем VICT0R_1945

[MotorManiac 130]

4 часа назад, VICT0R_1945 сказал:

Поэтому мне так нужны эти вектора.

интересно было бы так же посмотреть на температуры потоков.....

[VICT0R_1945 21]

1 час назад, MotorManiac сказал:

интересно было бы так же посмотреть на температуры потоков.....

Иии. Это да, с этим все не так просто( Сам пока разбираюсь, поле скоростей физичной модели вроде как получил...

Если кто-нибудь знает, объясните как не задавая температуры, ее получить в этом расчете и реально ли это?