Частота вихрей в floworks

[Lynx 1]

Вязкость я не задавал - просто выбрал из предложенных вариантов газа; выбрал воздух.

Скорость я подбирал для того чтоб получить дорожку, т.как размеры цилиндра и трубы заданы.

Ну вот для того, чтобы получить дорожку "как в учебнике", скорость надо подбирать так, чтобы число Рейнолдьдса, посчитанное по диаметру цилиндра, было равно 100...200, не больше.

Число Струхаля, насколько я помню из физики, зависит от числа Рейнольдса, поэтому его задавать какбы и не надо вроде.

Не надо. Но число Струхала позволяет нам оценить потребный шаг по времени. Оно у нас, как известно, равно D/(V*T), где Т - период схода вихрей. Очевидно, что если шаг по времени будет больше Т, то с получением дорожки эээ... возникнет ряд проблем По хорошему шаг по времени должен быть раз в 10..20 меньше Т. А найти конкретное значение Т мы можем исходя из того, что число Струхала для цилиндра от Рейнольдса практически не зависит и равно примерно 0,21

А что за Здравкович такой, можно подробнее?

M. M. Zdravkovich, Flow Around Circular Cylinders Volume 1: Fundamentals, 1997

M. M. Zdravkovich, Flow Around Circular Cylinders Volume 2 Applications, 2002

В сумме больше 1200 страниц исключительно про обтекание цилиндров. В электронном виде, увы, нигде не попадалась

[_serge 24]

Зы...

[ccc44 53]

Ребята! Ведь в первом же ответе (сообщение #2) вам был указан файл \Validation Examples\07 - Flow over a circular cylinder

В этой папке просто откройте файл 07-zylindr1mt7t. На закладке конфигурации выберите Re100. Запустите расчет (по правой кнопке Run…) Через некоторое время он закончится и загрузятся результаты. Может быть сможете получить картинку лучше этой:

[_serge 24]

<noindex>.</noindex>

[ccc44 53]

Если бы Sh совсем не зависел от Re, невозможно было бы сделать датчик расхода. Зависимость эту смотрите на фиг7.6 Fundumentals.pdf

А вот цитата:

«На безразмерную частоту формирования вихрей оказывает влияние профиль скорости в магистрали перед телом обтекания, который, при достаточно длинном прямолинейном участке трубопровода перед ПП или при ус-тановленном турбулизаторе, зависит только от числа Рейнольдса, определенного по диаметру магистрали. Поскольку соотношение между этими двумя числами Рейнольдса остается постоянным, влияние геометрических размеров тракта ПП, типа среды, ее объемного расхода, температуры и давления на частоту формирования вихрей сводится к зависимости Sh(Re), которая является универсальной для различных сред и их параметров, что позволяет использовать ИРВИС-К300 для измерения объема среды, отличной от той, для которой эта зависимость получена.

Устойчивость вихреобразования обеспечивается специальной формой поперечного сечения тела обтекания. Фиксация частоты срыва вихрей производится детектором вихрей - преобразователем пульсаций скорости или давления с чувствительным элементом, расположенным в канале перетока тела обтекания.» (Руководство по эксплуатации ИРВС 9102.0000.00 РЭ).

Так что нужно лезть в пограничный слой, который при мелкой сетке просматривается неплохо. И для начала моделирования датчика необходим чертеж тела обтекания ( поз 2 на ГЧ) с точными размерами и указанием шероховатости. Можно будет по крайней мере оценить в какой мере FloWorks сможет приблизиться к таблицам приложения 2 руководства. Мне эта задача не по зубам…

[Lynx 1]

Если бы Sh совсем не зависел от Re, невозможно было бы сделать датчик расхода.

Наоборот, если бы Струхал совсем не зависел от Рейнольдса, то сделать бы датчик расхода было бы гораздо проще! В Струхал же входят и частота и скорость. Если Струхал постоянен, то между скоростью (которую достаточно умножить на константу - поперечное сечение - чтобы получить расход) и частотой линейная зависимость. А так приходится в расходомер встраивать думатель, в который заложена та самая зависимость Sh(Re)

[ccc44 53]

Да, конечно, Вы правы. Пульсацию скорости или давления померить легко, а вязкость портит все дело…

Но если б ее не было – не было бы и пульсаций.

[Akceptor 0]

ccc44

Пасспорт на ИРВИС есть у меня. Вопрос в том, можно ли заменять внешней задачей обтекания этого самого тела внутренную, т.е. насколько влияет на процесс вихреобразования тот факт, что датчик находится в трубе.

И еще смущает цитата:

зависит только от числа Рейнольдса, определенного по диаметру магистрали

Значит ли это, что Re нужно вычислять, принимая в качестве характерного размера не тело обтекания, а трубу?

[Lynx 1]

Да, конечно, Вы правы. Пульсацию скорости или давления померить легко, а вязкость портит все дело…

Но если б ее не было – не было бы и пульсаций.

Ну во-первых вязкость ничего не портит. Если мы уходим на достаточно большие числа Рейнольдса, то вязкость все еще есть , а вот зависимость Струхала от Рейнольсда пропадает (получаем то самое 0,21).

Во-вторых, вихрегенераторы в вихревых расходомерах обычно не цилиндры, с которых идет "вязкий отрыв", а угловатые тела, где отрыв идет с кромок. И такой отрыв и периодический сход вихрей у нас наблюдался бы и в невязком течении.

Значит ли это, что Re нужно вычислять, принимая в качестве характерного размера не тело обтекания, а трубу?

Вычислять для чего? Для определения будет у вас дорожка или нет? Нет, в этом случае надо вычислять именно по размеру вихрегенератора.

Или для построения рабочей характеристики расходомера? Ну тут в общем-то все равно - и размер вихрегенратора, и диаметр магистрали известны, так что эти два числа Рейнольдса будут отличаться постоянным множителем.

[Akceptor 0]

Ребята! Ведь в первом же ответе (сообщение #2) вам был указан файл \Validation Examples\07 - Flow over a circular cylinder

В этой папке просто откройте файл 07-zylindr1mt7t. На закладке конфигурации выберите Re100. Запустите расчет (по правой кнопке Run…) Через некоторое время он закончится и загрузятся результаты

результаты, конечно, есть. Но беда в том, что я не понимаю откуда они берутся.

В том проекте кроме эскиза, по которому сделан сам цилиндр, есть еще 2 эскиза: один тоже круг, но большего диаметра, второй - полукруг.

Я так понимаю, они моделируют какие-то свойства. Кто может подробно объяснить как надо с этим обращаться? Если я например захочу вместо цилиндра сделать треугольную призму, как поступать с этими доп. эскизами?

[Cedor 0]

Там самое главное это местная сетка на поперечной грани цилиндра.

[ccc44 53]

Lynx 16.02:

«…И такой отрыв и периодический сход вихрей у нас наблюдался бы и в невязком течении.»

Согласно теоремам Гельмгольца вихри в идеальной несжимаемой жидкости не исчезают. Но они в ней не могут и возникнуть. С точки зрения физики явления в классической теории крыла они введены Прандтлем в конечном счете для того, чтобы исследовать модель явления, причиной которого является вязкость. В 1969 году ЭВМ БЭСМ-6 выстраивала вихревую структуру над треугольным крылом в потоке идеальной несжимаемой жидкости по методике С.М. Белоцерковского, если не ошибаюсь, трое суток (точнее см. МЖГ за 1969г-70гг). О численном решении уравнений Нваье-Стокса тогда могли только мечтать. А сейчас я эти картинки получаю на своем столе за несколько минут…

Думаю, что вопрос о расходомере, поднятый автором темы – еще один прекрасный туториал для валидации любого пакета CFD.

Вопрос о том, как задать GOAL (ворота, рамки – так я переводил это для себя до знакомства с книгой Алямовского) для периодически меняющегося течения, мне, еще раз говорю, не по зубам. Akceptor, извини…

[Lynx 1]

Lynx 16.02:

«…И такой отрыв и периодический сход вихрей у нас наблюдался бы и в невязком течении.»

Согласно теоремам Гельмгольца вихри в идеальной несжимаемой жидкости не исчезают. Но они в ней не могут и возникнуть.

Ну да, не могут. Но если их внести туда априорно, то все будет в порядке. Аналитическое решение для дорожки Кармана в рамках идеальной жидкости существует. А для "угловатого" тела решение (в рамках идеальной жидкости!) с вихрями вообще выглядит гораздо более физично, чем без вихрей (нет бесконечных скоростей на кромках).

И если мы рассмотрим гипотетическую ситуацию - запускаем расходомер на вязкой жидкости, потом каким-то образом уменьшаем ее вязкость до нуля (или очень малого около-нулевого значения), то периодический сход вихрей никуда не денется. Хотя именно дорожка Кармана с какого-то числа Рейнольдса (= значения вязкости) существовать перестанет. Потому как вязкость "стабилизирует" вихри, поскольку на условной границе вихря и остального потока у нас все-таки сдвиговое течение и, значит, возможна неустойчивость Кельвина-Гельмгольца.

С точки зрения физики явления в классической теории крыла они введены Прандтлем в конечном счете для того, чтобы исследовать модель явления, причиной которого является вязкость.

Вихри, образующие дорожку Кармана, и присоединенные вихри крыла, введенные Прандтлем, моделирующие возникающую действительно из-за вязкости завихренность поля скорости - это все-таки несколько разные вихри...

Думаю, что вопрос о расходомере, поднятый автором темы – еще один прекрасный туториал для валидации любого пакета CFD.

Ну его собственно и используют в таком качестве. Вот у меня под рукой Validation Test Cases для Star-CD, и там среди прочего есть обтекание квадратного цилиндра в канале.

[ccc44 53]

Цитата Lynx, #33, Feb 20 2009, 21:33 :

«Вихри, образующие дорожку Кармана, и присоединенные вихри крыла, введенные Прандтлем, моделирующие возникающую действительно из-за вязкости завихренность поля скорости - это все-таки несколько разные вихри...»

Ну, да разные. В теории крыла они введены в потенциальное течение искусственно. А если вязкость = 0, уравнения Навье-Стокса вырождаются в уравнения Эйлера; в случае отсутствия потенциала (например, в зоне отрыва) вихри в идеальной жидкости присутствуют. Наверное существуют аналитические решения. Но классическая теория крыла и не претендует на описание отрывных течений (хотя были попытки, напр. Bolley, Zeitschrift fur Flugwisseschaften, 1938г).

А во floWorks в реальной жидкости в ядре вихря при больших Re образуются области отрицательного давления - физическая бессмыслица. Это предупреждение красным цветом появляется уже на первых итерациях расчета. Устранить ее измельчением сетки мне не удалось. Что еще нужно задать, что б его не было – не знаю. Хорошего руководства не имею.

Асимметрия геометрии тела обтекания явно влияет на зарождение и сход вихрей даже на идеальной стенке (см. рис). Задача двумерная, свободное обтекание.

[Lynx 1]

А во floWorks в реальной жидкости в ядре вихря при больших Re образуются области отрицательного давления - физическая бессмыслица. Это предупреждение красным цветом появляется уже на первых итерациях расчета. Устранить ее измельчением сетки мне не удалось. Что еще нужно задать, что б его не было – не знаю. Хорошего руководства не имею.

А какое именно давление вы смотрите - абсолютное или относительное? Если относительное (избыточное относительно опорной величины, по умолчанию бычно стоит одна атмосфера), то почему бы ему и не быть отрицательным?...

[ccc44 53]

Я так понимаю, что в абсолютном вакууме Р=0, а тут получаются цифра около -4атм (-427000Па). Эти зоны возникают на первых итерациях при нестационарном течении. Два первых вихря сходят; вблизи тела давления приходят в норму, а эти зоны уплывают вдаль с отрицательными давлениями. Физике тут ничего не противоречит: в идеальной жидкости скорости на оси вихра бесконечны. Смерчи в природе уносят в небо тяжелые предметы.

Главное – корректно задать граничные условия, нужные цели (Goal), в свободном обтекании еще и расчетную область, и следить за процессом расчета…

[Lynx 1]

Я так понимаю, что в абсолютном вакууме Р=0, а тут получаются цифра около -4атм (-427000Па).

-4 атм - это как-то многовато...

А какого порядка скорости? И это газ или жидкость?

Задача двумерная,

в идеальной жидкости скорости на оси вихра бесконечны

Если задача двумерная, то скоростей на оси вихря у вас нет вообще

Вообще если есть желание побороться с этими отрицательными давлениями, то надо уменьшать не сетку, а шаг по времени на старте. Или вообще делать плавный разгон вместо мгновенного старта.

[Akceptor 0]

Кто может вкратце рассказать об Local Initial Mesh? Где его создать и что там надо делать?

Понял только что получить нормальную картинку дорожки Кармана без него нельзя.

И еще вопрос: на всех визуализациях показывается распределение давлений, можно ли увидеть аналогично распределение скоростей или чего-либо еще?

Спасибо