Истечение воздуха из объема с повышенным давлением

[kelevara 11]

Добрый день!

Хочу попробовать смоделировать следующую задачу во Flow. Есть некоторая коробка, внутри которой избыточное давление (на данном этапе не принципиально, но пусть будет 1.5 атм). Снаружи коробки соответственно нормальное атмосферное давление (1 атм). В стенке коробки есть небольшие отверстия (для начала 1) не круглой формы. В итоге хотелось бы увидеть скорость потока через данное отверстие.

 

Собственно сам вопрос заключается в том, как задать избыточное давление. Первое, что приходит в голову - сделать по аналогии с потоком в трубе (когда с обеих сторон стоят заглушки и на них граничные условия полное давление = 1.5 атм и давление окружающей среды соответственно). В случае с коробкой тогда верхнюю крышку заменить на заглушку и дальше по проверенной схеме. Но почему-то мне кажется, что это не вполне верно, т.к. такое граничное условие не эквивалентно тому, что внутри коробки давление в 1,5 атм. 

 

Таким образом вопроса два:

1. Прав ли я в своих сомнениях?

2. Если прав, то как быть, в смысле как правильно задать граничные условия в данном случае?

[soklakov 1 475]

10 минут назад, kelevara сказал:

Но почему-то мне кажется, что это не вполне верно

это верно, но плохо сходится.

10 минут назад, kelevara сказал:

. такое граничное условие не эквивалентно тому, что внутри коробки давление в 1,5 атм. 

почему?

[kelevara 11]

1 минуту назад, soklakov сказал:

это верно, но плохо сходится.

почему?

Чисто субъективное ощущение. Если я правильно понимаю, то такое граничное условие говорит о том, что через данную поверхность проходит поток, давление которого равно 1.5 атм. Вроде бы тоже самое, а с другой стороны эквивалентно ли это ситуации, когда внутри объема уже создано такое давление? 

[soklakov 1 475]

9 минут назад, kelevara сказал:

Вроде бы тоже самое, а с другой стороны эквивалентно ли это ситуации, когда внутри объема уже создано такое давление? 

да, эквивалентно. какое-то время, пока не вытечет столько, что давление упадет. спросите еще раз.

[karachun 2 038]

@kelevara Это задается не граничным условием (Boundary Conditions) а начальным условием (Initial Conditions), это параметры во всей расчетной области или только в некотором объеме в начале расчета.

Увы но я не знаю как их задавать в солиде, поищите в справке по названию.

 

P.S. А что со шлангом с дробью?

Изменено 10 февраля 2022 пользователем karachun

[Genius_V40% 57]

9 часов назад, kelevara сказал:

В итоге хотелось бы увидеть скорость потока через данное отверстие.

Поставьте заглушку на отверстие внутри коробки. Внешняя задача и исключить полости без условия течения. ГУ на заглушке - 1,5 atm.

 

Изменено 10 февраля 2022 пользователем Genius_V40%

[kelevara 11]

2 часа назад, karachun сказал:

@kelevara Это задается не граничным условием (Boundary Conditions) а начальным условием (Initial Conditions), это параметры во всей расчетной области или только в некотором объеме в начале расчета.

Увы но я не знаю как их задавать в солиде, поищите в справке по названию.

 

P.S. А что со шлангом с дробью?

А ведь и правда, если задача внутренняя, то начальные условия задают в т.ч. давление и внутри коробки... Не сообразил, спасибо за подсказку ) Вечером буду пробовать. А вот кстати, есть ли возможность данное условие зафиксировать, т.е. чтобы с течением времени давление не менялось (считаем, что у нас есть дуйка, которая постоянно вкачивает туда воздух для поддержания давления)? Вечером покопаюсь на этот счет в справке, но мало ли, вдруг знаете? )

 

На счет дроби - задача снята, решаем более простые задачки )

 

 

1 час назад, Genius_V40% сказал:

Поставьте заглушку на отверстие внутри коробки. Внешняя задача и исключить полости без условия течения. ГУ на заглушке - 1,5 atm.

 

 

С заглушкой понятно, собственно без нее "чудо" и не случится )

По поводу типа задачи (внешняя) - а почему? Мы же фактически смотрим, что происходит в небольшом объеме - разве это не внутренняя задача? Или в этом случае, при расположении отверстия в стенке, ограничивающей объем, весь расчет и заканчивается на границе этой стенки, причем внутренней?

По поводу граничного условия - речь идет о заглушке, через которую воздух вытекает или втекает в объем? Если вариант 1, то почему 1.5 атм? Мне казалось, что на выходной надо указывать давление снаружи... Если вариант 2, то я собственно так и делал, но возникли сомнения )

[Genius_V40% 57]

11 часов назад, kelevara сказал:

Снаружи коробки соответственно нормальное атмосферное давление (1 атм). В стенке коробки есть небольшие отверстия (для начала 1) не круглой формы. В итоге хотелось бы увидеть скорость потока через данное отверстие.

У Вас выход идет в атмосферу. Так что я бы решал задачу как внешнюю., не замыкал бы объем за отверстием какимито стенками.

Таким образом получается, что снаружи у Вас атмосферное давление, а в коробке некое постоянное избыточное, которое прорывается в атмосферное.

Вас ведь интересует скорость потока в отверстии, так что я бы не пренебрегал бы условиями при выходе из отверстия и смоделировал бы и их. Поэтому я выбрал "внешнюю".

Собственно в таких задачах и не требуются условия "Вход-выход"

Скрытый текст

P.S. Расчетную область не нужно делать такую большую.

Изменено 10 февраля 2022 пользователем Genius_V40%
изм.

[karachun 2 038]

53 минуты назад, kelevara сказал:

А вот кстати, есть ли возможность данное условие зафиксировать, т.е. чтобы с течением времени давление не менялось (считаем, что у нас есть дуйка, которая постоянно вкачивает туда воздух для поддержания давления)?

Задать противоположную стенку (по отношению к отверстию) коробки как вход по давлению.

Только вы определитесь это у вас коробка с дыркой или это часть какого-то воздуховода с отверстием. Вы бы для начала эскиз нарисовали и показали что у вас где, не в солиде а по условию задания.

53 минуты назад, kelevara сказал:

Вечером покопаюсь на этот счет в справке, но мало ли, вдруг знаете? )

Увы, но я пытался пользоваться Флоу Симулейшн только один раз и больше я не хочу.

Изменено 10 февраля 2022 пользователем karachun

[Fedor 1 597]

https://firing-hydra.ru/index.php?request=full&id=325  тут есть как определить скорость течения через отверстие. Вообще воздух из пробитой лодки быстро выходит ...  :)

 

[kelevara 11]

23 минуты назад, karachun сказал:

Задать противоположную стенку (по отношению к отверстию) коробки как вход по давлению.

Только вы определитесь это у вас коробка с дыркой или это часть какого-то воздуховода с отверстием. Вы бы для начала эскиз нарисовали и показали что у вас где, не в солиде а по условию задания.

Увы, но я пытался пользоваться Флоу Симулейшн только один раз и больше я не хочу.

 

По сути посчитать я пытаюсь вот что: есть платформа, между дном которой и поверхностью пола, на которой она стоит, есть некая камера. По периметру эта камера ограничена уплотнением (в данном расчете я его заменяю глухой стенкой с отверстием нужной мне формы). В камере с помощью дуйки поддерживается постоянное избыточное давление. Утечки же происходят через отверстия, которые есть между полом и уплотнением из-за его неплотного прижатия.

 

По большому счету это что-то вроде обычной платформы/судна на воздушной подушке, но есть одно существенное отличие: если в классических судах на воздушной подушке у нас есть гарантированный зазор между уплотнением и полом, и, соответственно дикие расходы, то в моем случае гарантированного зазора нет, т.к. уплотнение прижимается к полу. Остаются только щели в местах, где пол имеет неровности, которые за счет прижатия не удалось перекрыть.

[karachun 2 038]

@kelevara задайте в месте расположения дуйки вход с давлением. А то похоже что у вас дуйка есть но вы ее всеми способами игнорируете, вон, даже на эскизе ее не нарисовали.

[kelevara 11]

16 минут назад, karachun сказал:

@kelevara задайте в месте расположения дуйки вход с давлением. А то похоже что у вас дуйка есть но вы ее всеми способами игнорируете, вон, даже на эскизе ее не нарисовали.

Я вчера собственно такую вот модель и пробовал считать, но потом засомневался - надо ли вход задавать давлением, т.е. имитировать дуйку или можно просто указать, что область внутри имеет стабильно повышенное давление (ведь фактически в установившемся режиме так оно и будет, насколько я понимаю)

[karachun 2 038]

54 минуты назад, kelevara сказал:

или можно просто указать, что область внутри имеет стабильно повышенное давление (ведь фактически в установившемся режиме так оно и будет, насколько я понимаю)

такое в CFD задать нельзя, можно указать что в начале расчета в некоторой области есть повышенное давление но тогда в процессе расчета это давление упадет по мере того как воздух выйдет сквозь щели

Так что задавайте дуйку, а то похоже что у вас к этой дуйте прямо ненависть, презираете вы ее.

[kelevara 11]

1 минуту назад, karachun сказал:

такое в CFD задать нельзя, можно указать что в начале расчета в некоторой области есть повышенное давление но тогда в процессе расчета это давление упадет по мере того как воздух выйдет сквозь щели

Так что задавайте дуйку, а то похоже что у вас к этой дуйте прямо ненависть, презираете вы ее.

 

Не-не-не, что Вы, я вполне толерантно к дуйкам отношусь ) И вообще, жизни дуек важны, так сказать )

 

А если по существу, то в итоге получается следующее:

1. Давление окружающей среды 1 атм

2. Граничное условие - на входную заглушку в виде давления 1.5 атм

3. Еще одно граничное условие - на выходную заглушку в виде давления окружающей среды

 

Вроде бы ничего не упустил?

[karachun 2 038]

12 минут назад, kelevara сказал:

Вроде бы ничего не упустил?

Вроде да, пункт три это поверхность снаружи вашей камеры, на некотором удалении от зазоров через которые вытекает воздух.

 

И еще нужно учитывать сжимаемость среды и задать изменения плотности воздуха по закону идеального газа.

 

Вы же конечно разобрались с теорией и знаете что такое сжимаемые и несжимаемые жидкости и когда нужно какую использовать, ну там уравнение Менделлева-Клапейрона и прочая физика которую мы все учили еще в школе, классе в девятом.

Изменено 10 февраля 2022 пользователем karachun

[kelevara 11]

2 минуты назад, karachun сказал:

Вроде да, пункт три это поверхность снаружи вашей камеры, на некотором удалении от зазоров через которые вытекает воздух.

 

И еще нужно учитывать сжимаемость среды и задать изменения плотности воздуха по закону идеального газа.

 

Вы же конечно разобрались с теорией и знаете что такое сжимаемые и несжимаемые жидкости и когда нужно какую использовать, ну там уравнение Менделлева-Клапейрона и прочая физика которую мы все учили еще в школе, классе в девятом.

 

О, вот это кстати да, правильное замечание. Сжимаемость воздуха мне подпортила конечно жизнь в этом плане малость ) Но вообще, в дальнейшем (при рассмотрении больших платформ), есть вероятность, что данный факт можно будет игнорировать. Если платформа будет большой, то вероятно для нужного результата придется использовать очень маленькое избыточное давление (буквально на 100 Па выше 1 атм), а в небольших диапазонах изменения давления плотность воздуха остается практически постоянной.

[karachun 2 038]

@kelevara Ну вот, тогда осталось только выполнить сеточную сходимость - посчитать задачу на нескольких сетках, каждая следующая меньше предыдущей. Когда интересующие вас параметры, например расход через щели, перестанет изменяться то можно считать что расчет сошелся по сетке и дальше ее измельчать не нужно.

[kelevara 11]

1 минуту назад, karachun сказал:

@kelevara Ну вот, тогда осталось только выполнить сеточную сходимость - посчитать задачу на нескольких сетках, каждая следующая меньше предыдущей. Когда интересующие вас параметры, например расход через щели, перестанет изменяться то можно считать что расчет сошелся по сетке и дальше ее измельчать не нужно.

 

Понял, буду экспериментировать. Спасибо за помощь! )

[karachun 2 038]

1 час назад, kelevara сказал:

буду экспериментировать

А если еще внутрь засыпать свинцовой дроби и сверху все обтянуть большим резиновым шлангом...