Задача

[none 51]

Всем привет. Хочу убедиться в том, что я правильно представляю себе стратегию решения довольно простой задачи. Задача: есть резервуар со сжатым воздухом (6 атм например), из него выходит труба которая входит в тройник от которого идет другая труба, и все это дело выходит в атмосферу. Необходимо проконтролировать зависимость давления от времени в основных контрольных точках и оценить время истечения воздуха. Мысль такая: Создаем два домена: один - баллон с воздухом, другой - трубопровод. Задаем в начальный момент времени в первом домене (баллон) нужное давление, а во втором - одну атмосферу. Запускаем transient задачу и смотрим, как воздух из домена 1 вытекает через домен 2. Возможно ли вообще такая постановка в CFX ? можно ли задать давление в начальный момент времени в одном домене одно, в другом - другое ? И как организовать взаимодействие доменов ?

[Miki 3]

естественно возможна такая задача

проще сделать два домена, один баллон, другой все остальное

давление задать в начальных условиях, и не забыть поставит запись transient result с нужной частотой

взаимодействие доменов через domain interface

[none 51]

Miki, я уже попробовал прикинуть. Сделал два домена: баллон и все остальное. пока почему-то решатель вылетает с переполнением, Ставит на выходе 100% стенку, ну с этим я думаю разберусь. Вопрос возник вот какой еще. В окне настоек интерфейса доменов, нужно указать общую поверхность принадлежащую обоим доменам, учитывая это, получается, что нужно задавать геометрию (в ICEM CFD например) дополнительную: две совпадающие поверхности, принадлежащие обоим доменам соответственно ??? Или это как-то по-другому решается ? Еще заметил, что если не создавать интерфейс доменов руками, то он создается автоматически при генерации фала для решателся. Можно ли считать, что этот интерфейс корректный ?

И вот уже вопрос по физике:

Кто-нибудь может оценить посредством инженерного чутья и опыта: сколько будет длиться процесс истечения воздуха из баллона с избыточным давлением 6 атм через расширяющийся канал (на картинке все видно) в атмосферу ?

[Eugeen 6]

Такие примеры не требуют использования CFD, т.к. не требуется находить пространственное распределение параметров течения.

Вам нужно составить два примитивных дифуравнения: сохранения (изменения) массы газа и средней по объему внутренней энергии газа во времени. Замыкающие соотношения - уравнение состояния газа (можно даже считать его идеальным) и уравнение для расхода истекающего из дырки газа.

40 лет назад, когда не было РС, мы решали такие задачи аналитически. Поверьте, ошибка при таком подходе не намного больше, чем при решении 3-х мерных CFD!

[none 51]

Всем привет.

Появился попутный вопрос по физике задачи. Как я уже говорил выше, в баллоне 6 атмосфер избыточное давление, а во всем остальном 1 атмосфера. Возможна ли ситуация (при истечении воздуха из баллона через изображенный на рисунке тонкий канал), в которой в локальных зонах, в районе узкого выхода из баллона (или где-нибудь еще) могут иметь место сверхзвуковые области течения? Хочу еще уточнить. Диаметр узких каналов на картинке изображен не в масштабе, на самом деле их диаметр еще меньше.

[Miki 3]

да такое может быть, если мне прально помниться, критический перепад для воздуха около 0,5

в данных параметрах перепада с запасом хватит

[none 51]

Немного не уловил. Miki, перепада с запасом хватит для чего ? для того чтобы образовывались сверхзвуковые зоны или для того, чтобы воздух свободно выходил в дозвуковом режиме ? Цифра 0.5 означает, что если диаметр тонкого канала в два раза меньше диаметра толстого канала при том, что газ движется из толстого в тонкий, то возможно на этом перепаде будут образовываться сверхзвуковые зоны ? Или я как-то не так трактовал значение этой магической цифры ?

Вытекающий из этого всего вопрос: Если в CFX я ставлю такую (описана выше) задачу и нигде не оговариваю возможность возникновения сверхзвуковых потоков, как это отразится на сходимости? И вообще, как решать дозвуковые задачи, при том, что в локальных местах они сверхзвуковые ? Я это к тому, что у меня задача никак не сходится. Хоть убей себя (уже все перепробовал казалось бы: сетка, физика, initial guess и тд). Мало того, решатель вылетает с надоевшим до боли окошком: "послать в микрософт репорт об ошибке- да, нет". Или все-таки мне не стоит суетиться вокруг этих зон, подразумевая, что CFX сам справится с ними, если они и возникнут где-то в узком канале ? :) Вообще, когда области течения так сильно разобщены, всегда, как я понял, проблемы со сходимостью. Посоветуйте что-нибудь. Уже замучался. Всем огромное спасибо.

[Grizz 1]

Уважаемый None,

Рекомендую Вам освежить в памяти мат. часть. Во всех учебниках по термодинамике есть глава: истечение газов из сосудов - именно ваш случай. Можно было и на форуме "погонять иксы" однако это крайне неудобно.

[none 51]

Так знаю я, что надо бы погонять иксов, однако иксы не хотят гоняться, когда хочется узнать давления от времени в некоторых характерных точках потока, или когда хочется посмотреть на каком расстоянии примерно можно считать поток достаточно ламинарным для эксперимента и еще много когда иксы не хотят гоняться, почему-то.

Странная штука: Ставлю задачу на одной машине (Athlon) задача вылетает сразу, как я писал выше, ставлю ту же задачу на соседнем компе (intel) - все прекрасно считает до конца, правда пока не сходится на первом шаге.

[Miki 3]

перепад давления это отношения давлений выхода к входу например

определяется исходя из расхода и коэфф сопротивления, коэфф можно прикинуть по Идельчику.

и тоже настоятельно рекомендую пройтись по мат части, иначе все закончится тем что вы получите решение, а что с ним делать непонятно.

CFX сам разберется со сверхзвуком, следите только за тем чтобы на выходе его не было, иначе другое гран условие надо.

и используйте нормальный комп а не разогнанный amd , ошибки после разгона не заметны в играх и пр., а вот строгие вычисления этого очень не любят

[none 51]

А ведь действительно, атлон немного разогнан. Вот кто бы знал. Спасибо. Любой совет жду с нетерпением. Читаю мат. часть.

[none 51]

Появился очередной вопрос, уже относительно сетки, которую я наклепал из блоков. Дело все в том, что я смотрю на результаты и вижу, что на течение сильное влияние оказывает взаимное расположение блоков, другими словами, там, где кончается один блок и начинается другой, видны резкие изменения значений переменных. Это очевидная вещь. Так вот, сетка, которая была мною сделана из блоков, была высокого качества относительно отдельно взятых элементов, т. е. в сетке нет ни одного плохого элемента (по всем критериям), однако, сетка НЕ была выглажена элиптическим утюгом и переходы от блока к блоку очень резкие по углу. Как я понял, нужно все-таки элиптическое выглаживание произвести, и мало того, я пытался это сделать, но у меня не получилось добиться такого же хорошего качества элементов, как в невыглаженной сетке. Утюг выглаживает границы блоков, но портит в хитрых местах элементы вплоть до их выворачивания. И как бы я не читал мат часть по вкладке выглаживания, как бы не пытался повысить стабильность выглаживания, не получалось у немя добиться высокого качества всех элементов, - все равно оставались плохие элементы.

Сам вопрос: Какую сетку лучше использовать:

1) Сетка с полным отсутствием плохих элементов, но без eliptic smoothing

2) Сетка с eliptic smoothing но с наличием плохих элементов в небольшом количестве в самых ответственных и вместе с тем поганых местах.

???

[Grizz 1]

Дело все в том, что я смотрю на результаты и вижу, что на течение сильное влияние оказывает взаимное расположение блоков, другими словами, там, где кончается один блок и начинается другой, видны резкие изменения значений переменных.

Это крайне интересно!!!!

Это очевидная вещь

Очевидно, что на границе блоков появляется вот такой эффект? Ну-ну

[none 51]

Я понимаю, что при сошедшемся решении, результаты должны быть одинаковыми при любой достаточно хорошей сетке. У меня решение пока не сходится, видимо именно поэтому я вижу такую картину на границах блоков. Лучше скажите пожалуйста что-нибудь относительно вопроса.

[Miki 3]

сечение с сеткой в студию

а то эт какая то заочная мануальная терапия

[none 51]

К сожалению стер я эти результаты, но, возможно, смогу восстановить. Но, поверьте мне, все, что было сказано выше - правда. Жду комментариев относительно двух вариантов исполнения сетки. :)

И опять у меня какой-то бред получается в решении сопутствующей уже стационарной задачи, в которой я вместо бака ставлю граничное словие Inlet с полным давлением равному статическому давлению в баке. Получаю решение по RMS сошедшееся до 10^-4 т.е. более менее точное. И получаю АБСОЛЮТНОЕ давление минусовое, (в районе уголка тонкого трубопровода) при том, что у меня среда - воздух при 25С.

[BigBrother 1]

То что граница блоков, на которой происходит резкое изменение параметров сетки, влияет на решение - действительно известный факт. См. например Роуч "Вычислительная гидродинамика". Если происходит происходит резкое изменение шага сетки, то падает порядок аппроксимации. Т.е. вроде как сделали более густую сетку, а стало хуже. Мораль - переходы должны быть плавными.

Не надо её гладить. Попробуйте изменить блочную структуру. Может быть нужно использовать О-грид

[none 51]

Огридов я напихал туда как раз столько, сколько нужно для того, чтобы все элементы стали качественными по всем критериям, как я писал уже выше. В сетке по детерминанту минимальное качество - 0.4, по quality - 0.32, по углу 18 градусов. Я постараюсь выложить картинки позже. А вообще - спасибо.

[Combust 0]

И получаю АБСОЛЮТНОЕ давление минусовое, (в районе уголка тонкого трубопровода) при том, что у меня среда - воздух при 25С.

При таких больших относительных перепадах давления по расчетной области и транс/сверхзвуковых течениях очень важно учитывать сжимаемость воздуха (т.е зависимость плотности от давления и температуры), а "воздух при 25С" - это газ с постоянной плотностью, поэтому и получаются отрицательные давления. Для несжимаемой среды "сверхзвук" вообще не имеет смысла.

[Rotan-600 0]

Всем привет! Присоединяюсь к беседе со значительным опозданием.

Уважаемый none, если вас не интересует пространственное распределение термогазодинамических параметров по сечениям канала по времени, то для оценки осредненных значение давления, температуры, расхода и т.п. совсем необходимо применять CFD код. Чтобы не начинать вспоминать матчасть с нуля (на мой взгляд это не кчему, так может всей жизни нехватить) рекомендую взять какую нибуть книгу по пневмоавтоматике, например Герца или Арзуманова. Там есть готовые (выведенные) диффенренциальные уравнения для расчета параметров рабочего тела при опрожнениях и наддуве как отдельных элементов (емкостей, цилиндров, трубопроводов и т.п.) так и для целых систем. Правда для решения систем эти диф/ур-ов придется использовать какой нибудь специализированный пакет, например Maple или Matlab. MathCAD несоветую.

В свое время при разработке системы шумоглушения сброса сжатого воздуха решал подобную систему в Maple. Уточняю, ресивер объемом 250 л с давлением 0.63 МПа к нему подсоединен пневмораспределитель с выходным отверстием ~75 мм. Время опрожнения ~ 3 сек.

По поводу сверхзвука скажу так: при перепаде в 0.63 МПа у нас на некоторых элементак наблюдалось сверхзвуковое течение. Кроме того, если верить Дейчу, при закритических перепадах и истечении через диафрагмы, возможны сверхзвуковые скорости истечекния, котрые в первую очередь реализуются на наружном диаметре струи. В подобных случаях существует понятие второго критического отношения.

При наличии опыта подобную задачу можно рассчитать за 1-н рабочий день, в лучшем случае конечно.