Аэродинамическая характеристика центробежного вентилятора.

[Изерлонер 3]

Задача такая: необходимо построить аэродинамическую характеристику центробежного вентилятора (зависимость расхода от давления). Как ее решить?

Я пошел следующим путем. На входе и выходе из вентилятора задал граничные условия environment pressure. Значение давлений в первом расчете было одинаково, то есть моделировался захват и выброс потока воздуха в атмосферу. Получил величину потока на выходе. Затем на выходе повысил давление на определенную величину (100Па) задавая таким образом сопротивление в канале вентиляции (противодавление) используя результаты предыдущего расчета запустил новый. Получил новое значение потока. Еще повысил давление на выходе на 100Па... и так далее. То есть таким образом получаю ряд точек по которым строю график зависимости Q от P.

Однако думаю не слишком ли я намудрил? Может все можно проще сделать? Тем более у такого способа есть масса минусов. Во первых огромное время требуемое для расчета. Чем больше точек, тем больше времени, а на расчет одной точки уходят минимум сутки, не смотря на то что используются предыдущие результаты :( Во вторых ведь я получаю не линейную зависимость, и одному значению разности давлений может соответствовать два (и более) значения расхода. График же достигает какого то максимума, выходит на "полку", а затем характеристика уменьшается. С "полкой" вообще при таком случае сложно, т.е. там надо уменьшать интервал разности давлений и делать больше точек расчета.

Что вы могли бы посоветовать? Как решить эту задачу?

[Изерлонер 3]

Хм. ... Я что слишком сложные вопросы задаю?

[Lynx 1]

Обычно характеристику вентилятора насчитывают наоборот - задаются расходом и получают давление. Тогда гораздо меньше проблем с постановкой задачи получается

[Изерлонер 3]

Пусть так. Но все равно ведь придется делать кучу расчетов задавая расход с каким то интервалом, что бы построить характеристику. Или я не прав? Я вообще то плохо понимаю каким образом такой подход действует. Не догнал еще. Ведь задание расхода, на входе или на выходе ... это равносильно тому как если бы на реальном вентиляторе я на входе или выходе поставил некий дополнительный вентилятор создающий тягу. :( Или нет? Разъясните пожалуйста.

В моем же случае я задавая разность давлении задаю как бы сопротивление воздуховода, что более реалистично. Хотя конечно строго говоря это тоже не верно, правильнее было бы, как мне кажется, создавать какую то помеху на пути воздушного потока, например постепенно перекрывать выходное отверстие.

[Изерлонер 3]

Хм. У меня возникла идея. Если задаваться расходом, то можно ведь преобразовать задачу из стационарной, в ... скажем периодическую. То есть можно было бы сделать так - провести первый расчет вентилятора задав ГУ на входе и выходе environment pressure, численно равные. То есть моделируется забор воздуха из атмосферы и выброс в атмосферу же. Получим максимально возможный объемный расход (допустим на выходе) обеспечиваемый вентилятором (ведь при таких условиях, без помех, он будет максимальным. Ведь так?)

Вторым шагом на выходе меняем ГУ на объемный расход. Причем задаем его с зависимостью от времени он должен в течение времени изменяться от максимума (определенного ранее) до нуля, и обратно, с некоторой периодичностью.

Задаем цели, и ждем результатов. Получаем аэродинамическую характеристику в периоде.

Вопросы следующие. Ничего подобного я еще не делал, возможно ли такое вообще выполнить средствами фловоркс? Насколько это реализуемо? Может тут суперкомпьютер понадобиться. А не мой с 1Гб оперативки. :( Насколько реалистичные результаты можно так получить? И вопрос из предыдущего поста тоже остается насколько эта картина (с дополнительной тягой) правильно будет описывать задачу.

Я может сильно намудрил, и запутался. Помогите распутаться. :)

[Lynx 1]

Ведь задание расхода, на входе или на выходе ... это равносильно тому как если бы на реальном вентиляторе я на входе или выходе поставил некий дополнительный вентилятор создающий тягу. :( Или нет? Разъясните пожалуйста.

В моем же случае я задавая разность давлении задаю как бы сопротивление воздуховода, что более реалистично.

Иногда аналогии могут завести слишком далеко

Вам ведь нужно построить расходно-напорную характеристику вентилятора. Задав расход и посчитав напор, мы получим корректно сформулированную задачу, решаемую в один этап. Как такое можно обеспечить на практике - совершенно другой вопрос. Граничные условия для того и придумали, чтобы для построения расходно-напорных характеристик вам не надо было моделировать всю Вселенную

И я совсем не понял вопрос про "кучу расчетов". Чтобы получить N точек расходно-напорной характеристики вам надо будет сделать N расчетов.

[Изерлонер 3]

Про эти расчеты и речь. :( А что с периодически изменяющимся расходом? Я для расхода задал зависимость в виде:

Qm/2+(Qm/2)*sin(t/150)

где Qm - максимальный расход, расчитанный ранее. (расход при выбросе воздуха в атмосферу)

150 - это что бы изменения не происходили слишком быстро. Т.е. полный цикл изменения расхода пройдет за

2*3.14*150=942сек.

Задал шаг по времени в 10сек. Расчет почему-то остановился на 100итерациях и получилась какая-то ерунда, со скоростями до 700м/сек. :(

[Изерлонер 3]

Что я хочу получить действуя вышеуказанным способом, и как я себе это представляю. Получить хочу расходно-напорную характеристику. Думаю что от фловоркс получу графики зависимости давления и расхода от времени. Причем графики будут циклические с известным мне периодом. Использовав и переработав их получу нужную мне характеристику.

Сейчас немного изменил условия. Вместо sin поставил cos (!), 150 поменял на 50. Шаг по времени 20сек. В качестве начальных условий (!) использовал результаты расчета на Qm. Жду что из всего этого получится. Да, еще отключил автоматический останов.

Как думаете, я таким способом добьюсь нужных результатов?

[Изерлонер 3]

Солвер вылетает на второй итерации с ошибкой отрицательное давление на выходе. :(

В чем проблема?

[Lynx 1]

Я не понимаю самого главного - зачем вам периодическое изменение расхода по времени???

Если вы хотите таким макаром одним нестационарным расчетом получить всю характеристику, то вы, мягко говоря, очень-очень сильно неправы Не надо так делать! Отклик вентилятора на периодически меняющийся расход может не иметь ничего общего с его стационарной рабочей характеристикой! Проведите в конце концов один нормальный стационарный расчет с заданным расходом, засеките время и посчитайте, сколько точек расходно-напорной характеристики вы можете получить. Много их вам все равно не надо, расходно-напорная характеристика - достаточно гладкая кривая, там нет такого, что сначала она скакнула вверх, потом вниз, и мы насчитываем точки с мелким-мелким шагом, пытаясь это пойматьк

[Изерлонер 3]

Я не понимаю самого главного - зачем вам периодическое изменение расхода по времени???

Если вы хотите таким макаром одним нестационарным расчетом получить всю характеристику

Именно этого я и собирался добиться.

Отклик вентилятора на периодически меняющийся расход может не иметь ничего общего с его стационарной рабочей характеристикой!

Даже если период изменения достаточно длительный? Ну например 5-10мин, с достаточно мелким шагом по времени (1сек)?

Проведите в конце концов один нормальный стационарный расчет с заданным расходом, засеките время и посчитайте, сколько точек расходно-напорной характеристики вы можете получить. Много их вам все равно не надо, расходно-напорная характеристика - достаточно гладкая кривая, там нет такого, что сначала она скакнула вверх, потом вниз, и мы насчитываем точки с мелким-мелким шагом, пытаясь это пойматьк

Проводил. :( При достаточно грубой базовой сетке, уровня не более 3. (настроенной вручную) на одну точку требуются минимум сутки. Полноценные сутки работы компьютера :( Это если расчитывать хотя бы десять точек - полторы недели беспрерывного расчета. :( Большего выжать со своей машины (AMD Athlon 64 3000+, DDR 3200 - 1Гб) к сожалению не получается. А другой нет. А если еще прикинуть что таких расчетов понадобится не один, а еще десяток как минимум (с разной геометрией) :-( ... Почему и возникла идея с нестационарной, периодической задачей.

Плюс Lynx поймите правильно, тут не только желание расчитать эту характеристику, тут еще желание научиться полноценно использовать это программное обеспечение. Но только на примере реальных, а не выдуманных задач. Польза от этих расчетов должна быть.

Тут уже куча вопросов по расчету нестационарных задач возникает. Причем у Алямовского по ним практически очень мало написано. По крайней мере про те эффекты что у меня возникают, пока ничего не нашел.

Но это тема отдельного топика. Сейчас бы с вентилятором разобраться.

[Lynx 1]

Даже если период изменения достаточно длительный? Ну например 5-10мин, с достаточно мелким шагом по времени (1сек)?

Ну смотрите сами - обычно на установление периодичности нужно не менее пяти периодов колебаний. Вы уверены, что нестационарный расчет пяти периодов по пять минут будет бытрее, чем десять стационарных расчетов?

Шаг по времени надо выбирать как-то более осмысленно, чем "1 секунда - вроде бы достаточно мелко". Надо смотреть на локальные числа Куранта. Или хотя бы на глобальные.

[Изерлонер 3]

Была идея прежде чем запускать нестационарный расчет, запустить прежде стационарный с определенными ГУ, получить начальные условия, и затем уже изменив ГУ запустить нестационарный используя результаты предыдущего. Естественно все хотел подобрать таким образом, что бы результаты стационарного расчета были действительны для момента начала расчета нестационарного.

Но не получилось. Расчет вылетает на второй итерации с отрицательными давлениями. У меня подозрение что в начале расчета если стоит максимальный расход получается ситуация будто в очень малую единицу времени, расход резко возрастает. От того и проблема. Это так? По крайней мере пересчитав с минимальным (близким к нулю) расходом в начале расчета все пошло.

Однако, пока не разобрался в чем проблема, считаю по точкам. :(

Что такое числа Куранта? И где про них можно прочитать?

[Lektor 0]

Чет я не пойму смысл данного поста, вы не так давно создали пост "Как правильно задать ограничения в CFW?" в котором вроде бы во всем разобрались, и теперь заново. ЗАЧЕМ???

[Изерлонер 3]

Уважаемый Lektor, я очень благодарен Вам за Вашу помощь. Вы помогли мне разобраться во многом. Но как видите не во всем. Плюс возникли разные дополнительные моменты.

Эта тема является скорее как бы развитием предыдущей. И темы то ведь разные. Меня интересуют вполне конкретные вопросы, но чаще приходится начинать пояснять, отвечать на дополнительные замечания, и в конце концов уходить так или иначе от темы. :( Если бы мы общались лично думаю на решение всех интересующих вопросов хватило бы пяти минут. :(

Елки-палки - вы посмотрите на ответы в теме. Я все пытаюсь разными словами донести одно и то же, что бы хоть как то разъяснить что требуется. А все никак ответа добится не могу. :( Точнее ответы есть конечно, но они вызывают только еще больше вопросов.

[Изерлонер 3]

Постановка задачи.

Центробежный вентилятор (с отрезком воздуховода):

Необходимо построить расходно-напорную характеристику вентилятора.

Решение 1.

ГУ -

environment pressure 100325Па на входе

environment pressure 100325Па на выходе

RealWall на все поверхности улитки и водуховода касающиеся текучей среды.

Следим за расходом на выходе вентилятора (а так же на входе - расходы должны быть равны! Или отличаться на небольшую величину (потери на входе))

После первого расчета, меняем давление на выходе на 100425Па, расчет, затем на 100525Па. Получаем ряд точек. Разность давлений, соответствующий расход.

Недостатки такого решения - обсуждалось ранее. Одной разности давлений может соответствовать разный расход, за счет перегибов графика. И слишком долго. Кстати использование предыдущих результатов для ускорения решения задачи на последующих шагах ничем не помогает почему-то. :( Все равно долго, те же сутки.

Решение 2.

environment pressure 100325Па на входе

OutletVolumeFlow на выходе

RealWall на все поверхности улитки и водуховода касающиеся текучей среды.

Принцип тот же что и в первой задаче - меняем OutletVolumeFlow с определенным шагом до максимума (который надо еще вычислить, я так понимаю максимальный расход мы получим в первой задаче при одинаковых давлениях на входе и на выходе. Верно?) Получаем ряд точек. Недостаток - слишком долго. На решение одной задачи необходимо время до полутора недель, при той технике что есть в наличие. Плюс каждый вечер трачу время на обработку и сохранение нужных результатов смену ГУ и запуск по новой.

Решение 3. Которое сейчас наиболее интересно.

Решаем стационарную задачу

ГУ -

environment pressure 100325Па на входе

environment pressure 100325Па на выходе

Получаем максимальный расход. Qmax. а так же результат который можно будет использовать.

Меняем одно из ГУ на VolumeFlow, включаем опцию зависимости по времени. Для VolumeFlow задаем зависимость от времени Qmax/2+(Qmax/2)*cos(t/50)

50 - для замедления процесса, так период будет равен 6,28*50=314сек.

Задаем шаг времени 1сек. Запускаем расчет с использованием результатов предыдущего расчета. ... Благополучно вылетаем на второй итерации с сообщением - отрицательное давление. Об этом чуть позже.

Предполагаемые плюсы такого решения - получаем циклическую кривую зависимости давления от времени, и расхода от времени, переработав которые получаем расходно напорную характеристику с достаточно высокой точность построения кривой (понятно что на каком-то N-ном периоде). Возможно (может быть) более быстрое получение необходимой характеристики. И не надо остобо парится с результатами и их обработкой и с дальнейшим запуском. Настроил, включил один раз и само все дальше работает. Надо лишь визуально иногда контролировать сходимость.

Вопросы:

1.) 3-й вариант решения вообще имеет право на существование? Возможно ли решить задачу таким образом?

2.) Вылет происходит как я понимаю из-за слишком большого расхода в начальный момент времени. Плюс видимо из-за шага в 1сек. Это так? Что вы можете посоветовать? Оставить шаг на усмотрение программы, автоматическим?

3.) Что такое числа Куранта? (Если я правильно понимаю это что-то связанное с изменением характеристик во времени.)

4.) По второму способу решения. Просто не вполне понятно. Если задавать расход - то будут ли давления и скорости внутри расчетной области верно отражены. Там еще как я понимаю развиваемое давление будет определяться как разница давления на выходе и на входе (ну в принципе как обычно, разве что в этой разнице получается еще и потери в вентиляторе учитываютсяя). И эта разница и есть искомое давление для требуемого графика. Верно?

По моему все описал. Большего и не требуется. :(

[Lektor 0]

Первый вопрос весьма спорный, сам не разу не пробовал. Для уменьшения возни я делал несколько проектов сразу и запускал пакетный расчет, хотя времени это не сокращает.

Вылетает из-за больших скоростей (расходов), т.к. статическое давление падает ниже 0. надо четче задавать начальные условия. Шаг действительно большой. Есть такая рекомедация, что шаг по времени должен равняться 1/10 пролетного времени частички по расчетной области, но не уверен что это подходит для расчета динамических машин.

Число Куранта определяет на сколько коректно (точно) и быстро будет решаться ваша задача. Малый Курант - расчет более точный, большой - быстрый расчет, но точность ниже, да и большее кол-во внутренних итераций может потребоваться.

[Miki 3]

Следим за расходом на выходе вентилятора (а так же на входе - расходы должны быть равны! Или отличаться на небольшую величину (потери на входе))

2 балла за понимание сути расчета.

у Вас есть проблемы с пониманием закона сохранения масс или понятия неразрывности потока.

прежде чем браться за расчеты вращающихся машин рекомендуется определиться с более простыми задачами.

а именно почитать насчет принципа задания гран условий в задачах.

простой вам вопросец , что для Вас означает граничное условие environment pressure ?

какое это давление ?

что вы можете сказать про полное и статическое давление в случае с любым компрессором/вентилятором ?

отличаются ли давления на входе и выходе вентилятора ?

надеюсь ответы на эти вопросы дадут понимание происходящих процессов внутри устройства и соотв понимание правильных граничных условий.

и в любом случае комбинация скорость/расход и давление всегда более устойчива нежели остальные

и дополнительно проверьте параметр reference pressure

[Изерлонер 3]

2 балла за понимание сути расчета.

А для чего существует форум? Вот и пытаюсь разобраться в сути. А других источников у меня не много. Вы наверное как сели за компьютер, сразу все знали, что, где и как задавать и что получится. А я вообще газодинамикой занялся в первый раз два месяца назад. Причем занимаюсь ей преимущественно дома, т.к. на работе других проблем хватает

Про расход интересно. Вы хотите сказать что расходы на входе и выходе не равны? У кого тогда проблемы с законом сохранения? Отчасти конечно могу согласится. За счет того что расход объемный, а плотность может изменяться. Не думаю что это оказывает очень большое влияние. (тем более и по расчетам стационарной задачи видно очень наглядно. Расходы равны. (с точностью до двух сотых)) Ну пусть даже так, поставим массовый расход.

На все ваши последующие вопросы ответ имею. Не скрою не так давно. На часть вопросов у Алямовского ответы нашел. А в другой части люди на форуме помогли разобраться. За что очень им благодарен.

[Изерлонер 3]

А расчет по третьему варианту все же действительно не очень хорош. Может он и даст хорошие результаты, только вот времени на него уйдет с месяц. Шаг в 1сек очень велик, наиболее приемлем шаг в 0.03 сек. Но цикл расчета с таким шагом займет очень много времени. :( Так что остается пакетный вариант.