Моделирование плоского ламинарного течения в длинном лотке

[Дмитрий 1990 1]

Приветствую форумчан. Вопрос к специалистам по SolidWorks Flow Simulation и к не особо специалистам, т.к. задачка считается классической в гидромеханике.

 

Задача. Моделирование плоского ламинарного течения вязкой несжимаемой жидкости (вода, плотность = 1000 кг/м³, вязкость = 10^-3 Па*с, скорость = 0,001 м/с) в плоском длинном лотке.

Течение принимает свою окончательную форму не сразу – после определенного разгона, на некоторой длине от начала профиль скорости потока становится параболическим.

 

Геометрия. Лоток – 5 мм ширина и 30 мм длина (вообще, по условию 300 мм – но долго считает). Есть еще и угол наклона - 30 градусов (в прикрепленном файле без наклона).

Цель. Найти профиль скорости и сравнить с теоретическим. Найти расстояние, на котором течение принимает свою окончательную форму.

 

Граничные условия. В этом и загвоздка. Как в Flow Simulation ввести условие «стенка без проскальзывания»? Т.е. нулевая скорость на определенной стенки лотка (днище и две боковины, а на верхней грани – стенка с проскальзыванием).

На входе задаем или скорость (0,001 м/с) или давление (0,005 Па) на выходе – свободное вытекание.

 

 

P.S.

При задании граничного условия на входе – «скорость» есть опция «течение с полным развитым профилем» - пробовал и с ним и без него. Не то. По идее чем выше скорость тем дальше поток принимает свою форму. А я менял скорость от 0,001 м/с до 1 м/с – картина одна и та же

 

 

Есть граничное условие «реальная стенка» но там задаются тепловые параметры.

В справке искал условие «проскальзывание» но оно связано только с неньютоновскими жидкостями.  

 

Расчет выполнен в SolidWorks Flow Simulation 2015

Файл с геометрией не могу загрузить, написано что запрещена загрузка. Если что, то скину на почту. 

 

Помогите пожалуйста, люди)

Изменено 13 ноября 2015 пользователем Дмитрий 1990

[Degen1103 25]

FS не считает задачи с поверхностью раздела фаз.

[ccc44 53]

В этом и загвоздка. Как в Flow Simulation ввести условие «стенка без проскальзывания»? Т.е. нулевая скорость на определенной стенки лотка (днище и две боковины, а на верхней грани – стенка с проскальзыванием).

 

Да:

[ccc44 53]

Картинка при высоте лотка 1мм, скорости 1м/сек и ламинарном погран. слое:

Конечно, это не свободная поверхность, но неплохое к ней приближение.

[Degen1103 25]

Да, интересно 

Но, насколько понимаю, в реальном течении в лотке при ускорении потока уменьшается глубина? А тут за счёт чего меняется скорость по длине? (что за скорость на графике?)...

Изменено 13 ноября 2015 пользователем Degen1103

[a_schelyaev 367]

Это поперечная скорость в разных сечениях. Справа дно. Слева крышка.

Поверните график на 90 градусов по часовой стрелке.

 

А если нужно что-то такое

то это в другом окошке раздают.

Изменено 13 ноября 2015 пользователем a_schelyaev

[Degen1103 25]

Т.е. это профиль скорости по высоте узкого канала, и моделируется обычное нарастание ламинарного погранслоя, но только с одной стороны?     

Меня сбили с толку "лоток" и "разгон". И про скорость непонятно: 1 мм/с и 1 м/с - совсем разные режимы.

Изменено 13 ноября 2015 пользователем Degen1103

[a_schelyaev 367]

Т.е. это профиль скорости по высоте узкого канала, и моделируется обычное нарастание ламинарного погранслоя, но только с одной стороны?     

Меня сбили с толку "лоток" и "разгон". И про скорость непонятно: 1 мм/с и 1 м/с - совсем разные режимы.

Но при этом он сужение потока по высоте хочет.

[ccc44 53]

Вот скорость 1мм/сек:

Скорость на идеальной стенке выросла больше. Один бог знает верно ли это. Ну про лоток с уклоном я молчу. Моделировать в SW не берусь

[Degen1103 25]

Выросла сравнительно с чем? С каким режимом или в каком сечении от входа? Вы, конечно, понимаете, что на 1 м/с будет турбулентный профиль?

 

Результаты удобно представлять в безразмерном виде: профиль как V/Vb = f(y/b), где у - вертикальная координата поперёк канала высотой b, Vb - скорость на "свободной поверхности" (y=b), Тогда на одном графике можно сравнивать эпюры, найденные и при 1 м/с, и при 1 мм/с. Расстояние от входа удобно определять как x/b.

 

И, конечно, не забывайте, что Вы считаете напорное течение в щелевом канале, а не свободное в лотке.

Изменено 13 ноября 2015 пользователем Degen1103

[ccc44 53]

Выросла сравнительно с чем? С каким режимом или в каком сечении от входа?

Я не верно выразился. Выросла величина относительно заданной. Сечения на модели видны пунктиром.

Результаты удобно представлять в безразмерном виде: профиль как V/(Vb) = f(y/b

Это можно сделать только обработав данные в Экселе. Мне сейчас "влом" этим заниматься. 

[Дмитрий 1990 1]

Спасибо за ответы, в частности ссс44 что ткнул пальцем в идеальную стенку! Все оказалось проще чем казалось 

Изменено 8 декабря 2015 пользователем Дмитрий 1990