Сопоставление плоского и 3D расчета

[Thing 0]

Всем привет! Вот столкнулся с такой проблемой. Решил сопоставить результаты плоского и 3D расчета, для того чтобы можно было адекватно решать плоские задачи(в рамках здравого смысла) и переносить на 3D модели, но нерасчитывая их. Поясню на примере.

Решалась внутренняя задача. Fluid- вода.

1. Имеется обычная изогнутая труба внутренним диаметром 25мм. На входе для начала я задал массовый расход равный 1 кг/с, на выходе Environment Pressure 1атм. (101325 Па). По окончании расчета (на всякий случай подождал немного для верности) получил в Surface Parameters на входе значение давления среднего 102400Па(кстати это какое давление полное или статическое?).

2. Далее для следующего расчета взял это давление за давление на входе(Total Pressure=102400Па), на выходе осталось то же самое ( Environment Pressure 1атм. (101325 Па)). По окончании расчета решил проверить какой массовый расход получился на входе(на выходе идентичный). И вот получается, что на входе при помощи Surface Parameters получил массовый расход равный 0.49 кг/с да еще и давление отличное (101555Па!!!!) от того что задавал на входе. Когда же задал на входе Static Pressure=102400Па, то полученный массовый расход получился ближе и равный (0,87кг/с) и давление 102040Па.

3. После этого возвратился к первоначальной задаче. Решил посчитать эту задачу в плоской постановке. Сделал сетку с одной ячейкой по толщине (высоте), кто как называет. На входе и выходе задавались условия как в п.2 (давление на входе Total Pressure=102400Па, на выходе Environment Pressure 1атм. (101325 Па)). По окончании расчета был получен определенный массовый расход. Этот расход зависит от того какой толщины (высоты) была задана плоская расчетная сетка. И вот я решил, что если площадь на входе (а там их две, но я брал Surface Area, а не CAD Fluid Area) 3D расчета поделить на площадь входа в плоской задаче и полученное число умножить на массовый расход полученный в плоской задаче, то теоретически получается расход посчитанный по 3D. Но результаты почему то не совпадают процентов на 20!!! А при входном условии Static Pressure=102400Па еще больше 20%. Кто может подсказать в чем дело? Я уже и сетку мельчил в обоих случаях, но результат существенно не меняется.

И попутно еще вопрос по толщине (высоте) расчетной сетки в плоской задаче. Какой она должна быть? Есть ли какие нибудь соотношения?

Заранее спасибо!

[a_a_a+ 11]

Наблюдения интересные.

Пришлите модели из п. 1 и п. 3 на a_a_a@rbcmail.ru

[Yuri69 1]

Если труба цилиндрическая с изгибом, то задача исходно трехмерная! Так что сравнивать в этом случае 2D и 3D-расчеты некорректно.

Изменено 17 ноября 2009 пользователем Yuri69

[a_a_a+ 11]

Если труба цилиндрическая с изгибом, то задача исходно трехмерная! Так что сравнивать в этом случае 2D и 3D-расчеты некорректно.

Это-то понятно, а, вот почему результаты для "обратной" задачи не совпадают с "прямой", это вопрос.

Что касается толщины слоя, то по-хорошему, она, по здравой логике, должна примерно соответствовать "среднему" размеру ячеек в других направлениях, то есть чтобы разница в размерах ячеек по направлениям была наимееньшей.

[a_schelyaev 366]

С перепадами давления сходится порой дольше, чем если расход задавать.

Ну может быть задачка еще не сошлась?

[Thing 0]

Если труба цилиндрическая с изгибом, то задача исходно трехмерная! Так что сравнивать в этом случае 2D и 3D-расчеты некорректно.

Ну это я знаю, что точного решения не добиться. Но я исходил из таких соображений, что толщина расчетной сетки в плоской постановке была достаточна мала по сравнению с радиусом трубы. А так как в простой изогнутой трубе не наблюдается большой турбулентности, то я и подумал что можно и так решить задачу.

Вот, например, если толщину расчетной сетки уменьшить до немыслимо маленьких размеров, то в каждом таком сечении(если их брать множество по диаметру трубы) значения пераметров будут почти одинаковыми. Я могу конечно и ошибаться.

[a_a_a+ 11]

Ну это я знаю, что точного решения не добиться. Но я исходил из таких соображений, что толщина расчетной сетки в плоской постановке была достаточна мала по сравнению с радиусом трубы. А так как в простой изогнутой трубе не наблюдается большой турбулентности, то я и подумал что можно и так решить задачу.

Вот, например, если толщину расчетной сетки уменьшить до немыслимо маленьких размеров, то в каждом таком сечении(если их брать множество по диаметру трубы) значения пераметров будут почти одинаковыми. Я могу конечно и ошибаться.

В данном случае плоская и объемная постановка ничего общего между собой не имеют, если только интерес не представляет сам "процесс" сравнения.

Для объемной задачи - прямая (известен расход, найти падение давления или, в данном случае, статич или полн давл, обеспечивающие этот самый расход) и обратная (расход на входе заменяется полн или статич давл из предыдущего расчета) дают идентичные результаты ( на идентичных сетках).

Действительно, в Surface parameters (Параметрах на поверхности) постфактум вычисляется статическое давление. Чтобы получить полное - его нужно в целях назначать или смотреть по картинкам, или еще как-то (способов много) идентифицировать.

Если назначать на входе не полное давление, а статическое (ну понятно, что величина его другая ), то сходимость намного хуже - в этой задаче нужно раза в три больше итераций.

Кстати говоря, для таких колен желательно использовать модель с адаптивной сеткой.

[Thing 0]

Ну вот добился наконец то, того что решение в прямой постановке (на входе расход на выходе давление Environment Pressure) сошлось. Решение не сходилось наверно потому что сначала я брал на входе Environment Pressure, но потом понял (подсказали, в частности ААА) что это ошибка. Вот если брать как было выше написано Статику или полное, то получается все нормально. На счет разных сеток (в прямом и обратном решении )не проверял детально, сказать ничего не могу. А вот с цилиндрической трубой удалось на 2D получить расход и при умножении как мною было описано выше он почти попал в 1 кг, а точнее 1.05 кг/с. В этом случае я решал задачи с входным параметром Полное давление. Для цилиндр. трубы оно адекватней почему то решает данную задачу. Не знаю почему.

После этого решил провести расчет на такой же трубе, но с квадратным сечением, а то как было сказано выше труба с круговым сечением для плоской задачи не подходит. Прямая и обратная задача сошлись теперь без проблем, а вот в сопоставлением 2D и 3D возникли проблемы(хотя на цилиндрич. трубе все норм.). Слишком большая разница более 20 процентов. Для наглядности выкладываю рис.