число Рейнольдса

[beta 0]

Привет всем,

Как лучше эстраполировать результаты, полученные при низкой скорости на случай с высокой скоростью? Речь идет об экспериментальных данных - параметрах обтекания при Re ~ 10^5. Это предел возможностей установки, и быстрее она не может. Как эсктраполировать эти данные на диапазон около 10^7 с минимальной ошибкой?

С уважением,

beta

[SVB 188]

beta, во-первых: экстраполяция в теплогидравлике в корне неверна. Нужен соответствующий эксперимент. На то и коэффициенты подобия.

Садитесь — два.... Ну а чтобы решить ваш вопрос, даю намек: разогрейте то, что качает ваша качалка. Это: вода, газ или воздух? Уменьшите вязкость. Тем самым вы измените кинематическую вязкость вещества и при той же скорости (расходе) измените и число Рейнольдса. В общем, зачёт по термодинамике как получали? По блату или платно? Надеюсь формулу, где завязано число Рейнольдса и кинематическая вязкость не нужно приводить? Конечно, добавочные два порядка в Рейнольдсе будет сложно (если вообще возможно) получить.

[Max KZK 2]

Ничего не скажу по конкретному случаю, но вообще говоря, методики пересчета экспериментальных данных в гидродинамике бывают. Так что с двойкой вы, SVB поторопились.

К примеру, в аэродинамической трубе, как правило, невозможно получить одновременно подобие по Маху и по Рейнольдсу. Поэтому Рейнольдсом жертвуют, а результат эксперимента пересчитывают по специальным методикам.

Видел в какой-то книжке график экспериментальной зависимости Сх от Re. ТАк теоретически оно не должно зависеть, а на практике - вполне.

В случае же с beta я бы подумал еще над тем, что, вообще говоря, в частном случае могут быть вообще частные критерии подобия. Может быть, это оно и есть. Про Пи-теорему слышали наши бравые реккторщики?

[ivanklok 0]

Так на то и FloWorks, чтобы при одних числах рейнольдса посмотреть как ложится модель на эксперимент, а при других обойтись моделью. Моделировать не пробовали?

Иван.

[ART 519]

Больше резать сил нет!

Господин SVB - получает наказание!

За вот это

Садитесь — два.... В общем, зачёт по термодинамике как получали? По блату или платно?

Считаю такое отношение к участнику форума - хамством!

Добрый модератор ART

[beta 0]

Спасибо всем за ответы. Я и не ожидал, что это вызовет такую бурю...

SVB: Я зачет по термодинамике действительно не получал, так что отчасти вы правы. Я биолог по образованию и рассматриваю этот форум как замечательную возможность получить грамотную консультацию у знающих людей. Идея насчет разогрева воды хороша, но похоже невыполнима в конкретном случае, да и дотянуть до 10^7 действительно не получится.

Max KZK: "Видел в какой-то книжке график экспериментальной зависимости Сх от Re. ТАк теоретически оно не должно зависеть, а на практике - вполне." А ведь встречалось и мне совсем недавно, надо найти.

ivanklok: Моделировать пробовал. Я могу сравнить расчетные данные из Floworks c экспериментальными данными при 10^5 и посмотреть, насколько велика разница. Затем прокачать тот же проект во Floworks уже при 10^7 и погадать, насколько бы это разошлось с экспериментальными данными. Похоже, что так.

[SVB 188]

beta

Идея насчет разогрева воды хороша, но похоже невыполнима в конкретном случае, да и дотянуть до 10^7 действительно не получится.

У вас действительно вода? Мне что-то трудно представить что за объект такой с Re=10^7.

Каковы размеры объекта? Ведь если взглянуть на формулу Рейнольдса: Re=(wdг)/ню

Пределы по коэфициенту кинематической вязкости для воды известны — (0.9-0.3)*10^-6 м^2/cek.

Скорость: ну не более 10 м/с по воде. Гидравлический диаметр — ну не более 10 м.

Тогда получаем (при воде в 20°С) в максимуме примерно: Re=10^8.

А Re=10^7 получим если, к примеру, скорость воды снизить до 1 м/с.

Я спрашиваю это к тому, что за объект такой с таким агромадным числом Re? Если не секрет: какую-то быстроходную "Несси" проектируете, господин биолог?

[ivanklok 0]

Я думаю, что для экстраполяции расчет-моделирование требуется для некоторого диапазона чисел рейнольдса сравнить расчет с экспериментом. В таком случае Вы будете иметкь представление об ошибке. Конечно, не обязательно, что на 10^7 вы получите ту же ошибку, но предположите из безвыходности, что она будет по порядку величины сравнима. :) Удачи!

[BigBrother 1]

Сразу сказать о возможности пересчёта и его методике нельзя. Воспользоваться каким-то одним графиком для цилиндра/пластинки/профиля и т.п. нельзя! Опишите точнее задачу: что испытывали и что меряли.

К сведению: у жидкости с повышением температуры вязкость уменьшается, а у газов возрастает.

[beta 0]

Планируется исследование обтекания модели дельфина в масштабе 1:1, это ~ 2м. Максимальная скорость воды в гидроканале 2 м/с. Максимальная скорость, при которой можно замерить силы и параметры потока - 1.5 м/с. Скорость 1.5 - 2 м/с соответствует круизной скорости плавания дельфинов. Скорость рывка колеблется от 8 до 15 м/с в зависимости от вида.

Необходимо оценить характеристики обтекания модели при скорости рывка, имея на руках экспериментальные данные, полученные при круизной скорости в гидроканале. Иначе говоря, 'экстраполировать' данные из одного диапазона Re ~ 2.8*10^6 на другой Re ~ 2.8*10^7. Как вариант, можно было бы сравнить эксп. данные с расчетными во Floworks при той же скорости и оценить уровень ошибки. По сути, это еще одна валидация Floworks. Затем повысить скорость в проекте до 15 м/с и, учитывая ошибку, получить результат. Такой же путь предложил и Ivanklok.

В первом сообщении на эту тему диапазон Re был больше - от 10^5 до 10^7. Там речь шла о сильно уменьшенной модели, отсюда и числа такие. Сейчас уже все согласны с полноразмерной моделью, так что разница не так велика, но вопрос все равно остается.

[SVB 188]

beta, не сильно я ошибся... Не Несси, а дельфин. Кстати, господин биолог, а не кажется вам, что некорректно рассматривать дельфина в стенде как металическую болванку? Как у вас это выглядит, если не секрет? Ведь при плавании его тело находится в постоянном движении, в постоянной локальной деформации. Так мне кажется. Мне лично кажется, что точность опытов и перенос с/на реального дельфина будет иметь очень большую погрешность.

Вот если взять авиацию и птиц. У птиц угол атаки их крыльев при взлёте/посадке может достигать до 30-40°. А у самолетов не более 10-15°. Опять же у птиц оперение существенную роль играет. Оно ведёт себя по разному на разных режимах полёта. Возможно и кожа дельфина — тоже не просто поверхность...

Поэтому птицы гораздо более свободны в плане маневров как в полёте, так и при взлётах и посадках. Например, те же аисты могут садиться практически вертикально — как вертолет, используя свои крылья — "самолетного" профиля.

[Mikhail33 1]

Уважаемый beta,

у меня есть подозрение, что вы имеете отношение к работам описанным в публикации "Dolhin skin as a natural anisotropic compliant wall" V.V. Pavlov

Если это не так, то могу выслать вам ее для ознакомления. Там как раз об особенностях кожного покрова дельфина речь и идет.

[beta 0]

Mikhail33: спасибо, это моя статья.

SVB: У дельфина довольно сложная дефомация тела при плавании, и какой из вариантов рассматривать, заранее не очевидно. Поэтому обычно берут 'усредненный вариант', выпрямленного тела, какой бывает при движении по инерции. У нас задача посчитать силы и параметры обтекания в некотором диапазоне угла атаки и поворота. Все это будет отличаться от живого дельфина порой значительно, но сейчас важно общее представление о силах и потоке на разных участках тела.

Как все-таки с главным вопросом?

[BigBrother 1]

Если модель твёрдая, т.е. нет всяких волнообразных движений кожи, это хорошо.

Число Рейнольдса влияет на отрыв потока и коэффициент трения. Если есть визуализация течения вблизи объекта, можно что-то сказать об отрывах. Ну Вам наверное, как специалисту, лучше знать, есть они или нет . Могу сказать, что на аэродинамическом профиле (в воздухе) при Re ~ 10^4...10^5 могут быть ламинарные отрывы. При Re~10^6 они исчезают. Если считать, что дельфин обтекается безотрывно, то пересчёт можно сделать, учтя только зависимость коэффициента трения от числа Рейнольдса. Зависимость взять, как для плоской пластинки. Необходимо учесть, имеется ли ламинарно-турбулентный переход или погранслой на шкуре полностью турбулентный.

[_serge 24]

"Как лучше эстраполировать результаты, полученные при низкой скорости на случай с высокой скоростью? Речь идет об экспериментальных данных - параметрах обтекания при Re ~ 10^5. Это предел возможностей установки, и быстрее она не может. Как эсктраполировать эти данные на диапазон около 10^7 с минимальной ошибкой?"

Так же как в трубе Т-1 МАИ. Только в том случае, если есть уверенность в наличии автомодельности.

Специальные методики. Навряд ли такие вообще есть. В случае автомодельности никакой пересчет не нужен, результаты берутся такими, какие они были при Re~10^5.

Если есть, то приведите цитату. По сложности и общности случаев такие методики могут быть по сложности соизмеримы с CFD пакетами.

Использование CFD пакетов в качестве дополнения экспериментальных данных.

Не всегда возможно. Проблемы и неточность при описании переходных режимов течения.

Только теми, которые, например, с 2001 выпускают четвертую версию и обходятся без бесконечных сервис паков. Результаты расчетов по которым отражены в многочисленных академических публикациях.

[Miki 3]

если beta автор статьи ,то я чего то не понимаю

в этой статье говорится о весьма сложной структуре кожи и течения рядом с кожей дельфина

короче говоря дельфин весьма интересным образом влияет на погранслой.

а как интересно вы собрались это учесть в модели при расчете в floworks ?

на декартовой сетке ??

вам нужно нормальное моделирование пристенков, а не неровные кирпичи в погр слое

тетра+призма или лучше гекса, и нормальный CFD пакет

[SVB 188]

beta, попробую высказать сомнение в части корректности использования критерия подобия Re для исследования движения дельфина — крамольную мысль. Ведь если судить по определению критерия Рейнольдса, то : "Re — мера отношения сил инерции и трения (молекулярной вязкости)". Под инерцией понимается инерция различных частиц воды в рассматриваемом расчетном объёме.

В случае с дельфином вода — стоящая на месте субстанция. А Re, на мой взгляд, используют в технике, когда жидкости/газы движутся в технологических каналах. И это не одно и тоже как в случае с дельфином. В случае с дельфином вода как на 1см. от его тела, так и на 1 метре — стоячая. Рассмотрите дельфина как бы в бассейне — где совсем нет никаких течений воды. (В море хоть могут быть течения, связанные с разностью температуры воды.

Мне кажется, что для движения дельфина внутри неподвижной воды практически почти всё определяется его движением и структурой его кожного покрова. Тут, вроде бы, попытка технику в биологию впихнуть не совсем корректна. Конечно, своей (другой) техники у биологии нет... Что скажете?

[Max KZK 2]

2 SVB

Вот вы несколько постов назад ругались на мое предложение о других критериях, а сами теперь то же самое предлагаете!

Хотя, высказываение

Re, на мой взгляд, используют в технике, когда жидкости/газы движутся в технологических каналах.

все равно чушь. Используют не только в этих случаях. Да и с принципом обратимости вы погорячились, мягко говоря.

Re, М и другие критерии подобия получаются путем анализа уравнений Навье-Стокса с помощью теории размерностей. Так что, они применимы везде, где есть движущиеся газы и жидкости. Вернее, есть вязкость.

Другой вопрос, что для частных случаев возможны свои критерии подобия. К примеру, турбинисты этим очень пользуются.

Специальные методики. Навряд ли такие вообще есть.

Имелось в виду то, что описано в посте BigBrother. А на практике в МАИ и ЦАГИ действительно все так просто?

Изменено 13 ноября 2006 пользователем Max KZK

[SVB 188]

Max KZK, вы очень невнимательный товарищ. Я ничего тут не предлагаю, а высказываю мнение о некорректности использования (переноса) методик из одних сфер в другие. Это не одно и тоже.

[beta 0]

_serge: Спасибо за совет.

"Использование CFD пакетов в качестве дополнения экспериментальных данных.

Не всегда возможно. Проблемы и неточность при описании переходных режимов течения."

В данном случае CFD пакет используется по необходимости. О неточностях CFD пакетов при описании переходных режимов течения я читал дискуссии в форуме, все сходятся на том, что идеального пакета нет. Но поскольку нет возможности поставить эксперимент с реальными скоростями, приходится использовать то, что есть. Проблема в том, насколько можно доверять полученным результатам. Отсюда и мой вопрос.

Miki: "в этой статье говорится о весьма сложной структуре кожи и течения рядом с кожей дельфина

короче говоря дельфин весьма интересным образом влияет на погранслой. а как интересно вы собрались это учесть в модели при расчете в floworks ? на декартовой сетке ??"

Я не собирался этого учитывать, так как floworks работает только с твердыми поверхностями. Сейчас уже может с пористыми, но до гибких поверхностей, видимо еще далеко. Основная задача сейчас не в попытке смоделировать обтекание дельфина - это невозможно на сегодня, учитывая его способ плавания и свойства кожи. Все более прозаично: нужно померить силы и параметры обтекания на твердой модели при малой скорости и попробовать смоделировать это при большей скорости.

Miki, и Вы и _serge говорите о "нормальном" CFD пакете. Я думаю, что для моих целей подойдет и то, что есть. Но можете Вы дать понять, о каком пакете идет речь? Надеюсь, что это не воспримут как рекламу.

Спасибо