вопрос по operating density и свободной конвекции

[kveki 0]

уважаемые коллеги, прошу вашей помощи.

 

Работаю во Fluent 15. Решаю простую задачу естественной конвекции воздуха в поле силы тяжести в двумерной постановке, объем замкнутый, сила тяжести направлена вниз.

Задаю воздух как идеальный газ. Тут Fluent мне пишет warning: for compressible (ideal and real) gas models with buoyancy, it is recommended to use a specified operating density value of zero.

Насколько я понимаю, operation density (rho_op) учитывается в уравнении моментов в body-force term: (rho-rho_op)*g. По логике rho_op необходимо задавать равным средней плотности в объеме, тогда при нагреве и уменьшении плотности нагретого воздуха выражение (rho-rho_op)*g будет давать положительный момент, направленный против силы тяжести.

Если я буду задавать rho_op = 0, то получится, что будет постоянно существовать компонента момента rho*g, направленная в сторону силы тяжести в этом случае всплытия быть не должно. 

 

В моем объеме газ нагревается на стенке. Я задал rho_op=0 и конвекции не было. Однако когда я задал выделение тепла в источнике, находящимся в объеме, то всплытие наблюдается. Забегая вперед, скажу, что когда считал задачу с горением и задавал rho_op =0, всплытие было, причем было ощущение, что считает гораздо быстрее, чем при задании плотности равной средней по объему.

 

Еще одна странность заключается в том, что при  задании (ничего не греется, просто закрытый объем) rho_op=0 в нижних и верхних пристенных ячейках по направлении силы тяжести наблюдаются векторы скорости направленные вниз, причем скорость может достигать значительных ненулевых величин. Причем ненулевая скорость наблюдается только в пристенном слое, в следующих слоях она резко переходит в ноль. выглядит все это черезвычайно нефизично (см. рис). В процессе нестационарного расчета скорости монотонно увеличиваются. Если задать значение rho_op больше среднеобъемной плотности, то вектора меняют свое направление на обратное. Получается, что это есть результат работы компоненты (rho-rho_op)*g. При rho_op=0 она будет равна rho*g и направлена вниз, а при rho_op>rho компонента станет положительной и вектора соответственно меняют свое направление. При задании rho_op = rho вектора пропадают. 

 

Вопроса поэтому два:

1. Почему fluent хочет поставить operating density равной нулю (может это требуется для каких-либо отдельных случаев) и, все-таки, какое значение ставить?

2. Почему при задании rho_op=0 появляется скорость на дне?

Изменено 7 апреля 2015 пользователем kveki