Акустические колебания в движущемся потоке

[Mysticus 0]

Доброго времени суток.

Интересует реализация задачи моделирования распостранения ультразвуковых колебаний, проходящих через поток движущейся жидкости.

Это дело естественно происходит в трубопроводе конечного диаметра, конкретно хотелось бы учесть влияние неоднородности потока на распостранение луча, его поглощение потоком, влияние отраженных колебаний и эффекты преломления на границе двух сред.

С ансисом познакомился недавно, следовательно задача пока выглядит неподьёмной.

Подтолкните пожайлуста в нужном направлении.

____

С ув. Андрей

Mysticus

[soklakov 1 485]

Mysticus , если скорость потока пренебрежимо мала по сравнению со скоростью звука в среде, то можно пробовать(!) решать в ANSYS на элементах fluid30 и их старших братьях. Если же нет, то придется использовать fluent.

[Mysticus 0]

Скорость звука порядка 1000-1500м/с, скорость потока 1-1,5м/с - всего 3 порядка.

С Fluent знаком, вопрос только как в нём получить колебания: задать стенку, которая колебается, - этого недостаточно, т.к. не учтём лучевой характер распостранения звука.

[soklakov 1 485]

Mysticus , разницы в три порядка вполне может хватить. Поток стационарный во времени или имеют место пульсации? Или что хотите учесть, когда говорите о движущейся жидкости? Неоднородность чем вызвана?

С акустическими расчетами в Fluent я как раз не знаком, только знаю, что местами занимаются. В ansys довольно приличные сложности сложности для моделирования потока.

Ограничения в конце страницы тут : // Element Reference // I. Element Library // FLUID30

Можно поподробней о лучевом характере распространения звука? Что за зверь?

[Mysticus 0]

Поток турбулентный, соотв. имеет место "неравномерность" поля скоростей, т.е логарифмический закон либо распределение Кармана.

Соотв. имеем разный снос ультразвукового луча по сечению трубопровода(речь идёт об аналоге ультразвукового расходомера).

Об лучевом распостранении - есть таковой матаппарат, который рассматривает распостранение Уз луча в потоке с точки зрения лучевой акустики(т.е. учит. явления диффракции, интерференции, поглощения и отражения УЗ лучей)(речь тут о книге Бергмана "Применение ультразвука")

П.С. Большущее спасибо за потраченное Вами время.

П.С. Пульсации не учитываем.

[soklakov 1 485]

Поток турбулентный, соотв. имеет место "неравномерность" поля скоростей, т.е логарифмический закон либо распределение Кармана.

Соотв. имеем разный снос ультразвукового луча по сечению трубопровода(речь идёт об аналоге ультразвукового расходомера).

Неравномерность поля скоростей имеет место и в ламинарном потоке. Поток в целом несется куда-то со скоростью 1м/с. Неравномерность - плюс минус сколько-то. Вы всерьез хотите это учитывать? Даже общий снос жидкости в 1 м/с на пути волны в 1м даст смещение 1мм. Вас интересует такая точность?

Об лучевом распостранении - есть таковой матаппарат, который рассматривает распостранение Уз луча в потоке с точки зрения лучевой акустики(т.е. учит. явления диффракции, интерференции, поглощения и отражения УЗ лучей)(речь тут о книге Бергмана "Применение ультразвука")

Возможно, речь идет о методе Ray Tracing. Но это именно матаппарат. Он не реализован в Ansys, там МКЭ, на счет Fluent не уверен, есть ли там возможность использовать Ray Tracing, но в целом там МКО. Важно другое, все предлагаемые явление МКЭ считает, другой вопрос - делать это правильно. Ну и МКЭ значительно дороже, чем Ray Tracing по машинным ресурсам.

[Mysticus 0]

Именно это и надо учесть, т.к. Уз расходомеры реализуют метод измерения "площадь-скорость", соотвт. информативный параметр расхода - средняя скорость по сечению трубопровода, а измеряем мы скорость потока, усреднённую по лучу.

Интересует именно нахождение этого "несоответствия".

П.С. В принципе можно во Флюэнте построить прямую, по которой можно взять усреднённое значение сорости, но сопряженная задача потому и стоит, что кроме флюэнтовского модеоирования хотелось бы промоделировать звуковое поле.

Возможно, речь идет о методе Ray Tracing. Но это именно матаппарат. Он не реализован в Ansys, там МКЭ, на счет Fluent не уверен, есть ли там возможность использовать Ray Tracing, но в целом там МКО. Важно другое, все предлагаемые явление МКЭ считает, другой вопрос - делать это правильно. Ну и МКЭ значительно дороже, чем Ray Tracing по машинным ресурсам.

Фактически УЗ колебания в первом приближении не осуществляют перенос вещества, изменяются только состояния частиц(колебания, описываемые волновым уравнением), т.е. если я просто задам стенку, которая колебается с опред. частотой, это и будет аналог излучающего пьезоэлемента?

П.С. Интересует именно Ansys(есть полная лицензия на мультифизикс), машинные ресурсы несущественны, т.к. они в наличии с избытком.

[soklakov 1 485]

Фактически УЗ колебания в первом приближении не осуществляют перенос вещества, изменяются только состояния частиц(колебания, описываемые волновым уравнением), т.е. если я просто задам стенку, которая колебается с опред. частотой, это и будет аналог излучающего пьезоэлемента?

Никакие волны не переносят вещество. Волна - это перенос энергии. Пьезоэлемент и есть кристалл, деформирующийся с постоянной частотой и амплитудой под воздействием постоянного тока. Звук - это механическая волна, тоже стоит не забывать, так что переноса излучением (по аналогии с теплопереносом) тут нет.

В принципе можно во Флюэнте построить прямую, по которой можно взять усреднённое значение сорости, но сопряженная задача потому и стоит, что кроме флюэнтовского модеоирования хотелось бы промоделировать звуковое поле.

В Fluent можно решить как раз обе задачи - турбулентный поток плюс акустика. Вот только я не знаю как.

П.С. Интересует именно Ansys(есть полная лицензия на мультифизикс), машинные ресурсы несущественны, т.к. они в наличии с избытком.

Вот здесь про нагрузки:

// Fluids Analysis Guide // II. Acoustics // 1. Acoustics // 1.5. Applying Loads and Obtaining the Solution // 1.5.4. Step 4: Apply Loads on the Model

Вас, видимо, будет интересовать F,,FLOW.

По узлам перетаскивать потоки из Fluent'а в Ansys. Не так-то просто.

А вообще, лучше внимательно прочитать весь раздел 1. Acoustics.

Еще вот что интересно. В попытке учесть интерференцию и дифракцию Вы получите весьма расплывчатый и в меру хаотический сигнал, пришедший в приемник. Собственно такой примерно и приходит в реальности. И к нему применяется куча фильтров и статистических осреднений, чтобы вытянуть информацию. Что Вы хотите поймать таким моделированием?

[Борман 2 397]

Фактически УЗ колебания в первом приближении не осуществляют перенос вещества, изменяются только состояния частиц(колебания, описываемые волновым уравнением), т.е. если я просто задам стенку, которая колебается с опред. частотой, это и будет аналог излучающего пьезоэлемента?

П.С. Интересует именно Ansys(есть полная лицензия на мультифизикс), машинные ресурсы несущественны, т.к. они в наличии с избытком.

==============

В такой постановке задачу можно плпробовать решить в Ансис/Флотран. Я такую задачу решал и здесь на форуме где-то есть соответствующая дэмка. Приходите вечером - я найду.

Я там решал на скорую руку. Была конечная амплитуда с небольшой частотой и несжимаемой жидкостью. Можно нахимичить чего-нибудь.

[Mysticus 0]

Никакие волны не переносят вещество. Волна - это перенос энергии. Пьезоэлемент и есть кристалл, деформирующийся с постоянной частотой и амплитудой под воздействием постоянного тока.

Позволю себе Вас поправить: пьезоэлемент работает при высокочастотном переменном напряжении, а во втором приближении возникает явление т.н. "звукового ветра", которое и есть переносом вещества и может быть существенным при высоких частотах и амплитудах.

Еще вот что интересно. В попытке учесть интерференцию и дифракцию Вы получите весьма расплывчатый и в меру хаотический сигнал, пришедший в приемник. Собственно такой примерно и приходит в реальности. И к нему применяется куча фильтров и статистических осреднений, чтобы вытянуть информацию. Что Вы хотите поймать таким моделированием?

Хочу найти интенсивность излучения и величину звукового давления.

В такой постановке задачу можно плпробовать решить в Ансис/Флотран. Я такую задачу решал и здесь на форуме где-то есть соответствующая дэмка. Приходите вечером - я найду.

Я там решал на скорую руку. Была конечная амплитуда с небольшой частотой и несжимаемой жидкостью. Можно нахимичить чего-нибудь.

Большое спасибо, очень жду

[soklakov 1 485]

Позволю себе Вас поправить: пьезоэлемент работает при высокочастотном переменном напряжении, а во втором приближении возникает явление т.н. "звукового ветра", которое и есть переносом вещества и может быть существенным при высоких частотах и амплитудах.

И правильно, поправляйте, не стесняйтесь. А какие частицы переносятся?

[Борман 2 397]

Здесь

fsapr2000.ru/index.php?showtopic=41606

[Mysticus 0]

И правильно, поправляйте, не стесняйтесь. А какие частицы переносятся?

Более конкретно можно почитать в том же Бергмане. Если кратко, то под влиянием звукового давления образвуется своеобразное течение в жидкостях и газах, т.е перенос вещества

[Mysticus 0]

Здесь

fsapr2000.ru/index.php?showtopic=41606

Большое спасибо, это то, что нужно.

Заранее приношу свои извинения, но я не знаю, как воспользоваться коммандным файлом, более того, не понимаю его содержания.

С ансис работал исключительно через Вёкбэнч, потому собственно вопрос: можно ли решить эту же задачку в обход коммандного файлика и если да, то посоветуйте нужные туториалы.

Еще раз огромное спасибо soklakov и Борман.

П.С. Хорошим делом занимаетесь ребята, без Вас я бы никак

Спасибо

[soklakov 1 485]

Mysticus , Вы можете использовать командный файл из под WB. Правда, по кускам. Геометрию и сетку - средствами WB, решение - командами, постпроцессор снова WB. Для этого создайте в дереве Mechanical элемент Commands Object на ветке Transient Structural, например.

[Борман 2 397]

В вашем случае, полагаю, надо задавать пульсирующее давление, а не скорость.

Жаль там анимация протухла.