Истечение газа из резервуара. Определение массового расхода через отверстие

[Gunter54 0]

Добрый день!

Возникла задача вычислить массовый расход по времени на выходе из отверстия (насадка) в резервуаре.

Давление в резервуаре 10 атм. Истечение происходит в атмосферу.

Объем резервуара 5.6 л, диаметр отверстия 4 мм, толщина стенки (канала отверстия) 6 мм. 

 

Вроде бы ничего сложно в этом нет в Fluent посчитать, но проблема возникает в слишком большой разнице в темпах падения как давления в резервуаре,так  и собственно массового расхода. Расчет вообще не совпадает с экспериментом (истечение около 8-10 сек). Хотя картина течения правильная.

 

Применял следующие настройки:

density-based solver

Transient

Axisymmetric 2D модель

standard k-e model, Scalable wall functions

materials: ideal gas

С помощью Path и region задаю давление в 10 атм и 300 K в области резервуара и 1 атм и 300 К во внешней области (включая отверстие).

Температура стенок 300 K.

На границе внешней области Pressure-outlet с 1 атм.

Шаг по времени выбирал разный от 10-3 до 10-5, но это не решило проблему.

В итоге: спустя несколько сотен мсек давление в резервуаре падает слишком медленно, а в эксперименте должно уже упасть практически на 1 атм. Тоже самое с расходом. В эксперименте он начинается от 0,035 кг/с, а в расчете не превышает 0,023 кг/с. 

 

 

Что может быть не так?? Подскажите пожалуйста.

[karachun 2 038]

1 час назад, Gunter54 сказал:

в области резервуара и 1 атм и 300 К во внешней области (включая отверстие).

Температура стенок 300 K.

На границе внешней области Pressure-outlet с 1 атм.

А опорное давление ноль. По умолчанию опорное уже одна атмосфера.

[Gunter54 0]

2 часа назад, karachun сказал:

А опорное давление ноль. По умолчанию опорное уже одна атмосфера.

Да, опорное давление задавал равным ноль.

[karachun 2 038]

Тогда получается избыточное давление в резервуаре не 10 а 9 атмосфер.

[Gunter54 0]

3 часа назад, karachun сказал:

Тогда получается избыточное давление в резервуаре не 10 а 9 атмосфер.

Поменял, но это не помогло решить проблему.

[karachun 2 038]

Выложи модель, может есть еще ошибки, которые ты не описал.

[Gunter54 0]

11 минуту назад, karachun сказал:

Выложи модель, может есть еще ошибки, которые ты не описал.

 

fluent_m.rar

[an_rushin 128]

21 час назад, Gunter54 сказал:

 

fluent_m.rar

Прицепите, пожалуйста, геометрию, я кое-что исправлю. Или сами попробуйте. Итак:

- разбейте сетку на две области. Перешеек и правую часть вместе, левую отдельно. 

- левую инициализируйте начальным давлением, правую атмосферным 

 

Должно получиться. 

[Gunter54 0]

32 минуты назад, an_rushin сказал:

Прицепите, пожалуйста, геометрию, я кое-что исправлю. Или сами попробуйте. Итак:

- разбейте сетку на две области. Перешеек и правую часть вместе, левую отдельно. 

- левую инициализируйте начальным давлением, правую атмосферным 

 

Должно получиться. 

Не понятно зачем нужно разбивать на 2 области если потом можно в case файле(который я выше скинул) сделать тоже самое с помощью Path и region ?

Вот геометрия и сетка в ICEM. Правая часть не обязательно должна быть  такой большой.

Geom and mesh.rar

[an_rushin 128]

6 часов назад, Gunter54 сказал:

Не понятно зачем нужно разбивать на 2 области если потом можно в case файле(который я выше скинул) сделать тоже самое с помощью Path и region ?

Вот геометрия и сетка в ICEM. Правая часть не обязательно должна быть  такой большой.

Geom and mesh.rar

 

Пока получается Ваш результат. Какой газ используется в эксперименте? 

 

 

[Gunter54 0]

1 минуту назад, an_rushin сказал:

 

Пока получается Ваш результат. Какой газ используется в эксперименте? 

 

 

Воздух. В настройках идеальный газ и Сазерленд

[an_rushin 128]

давай разберемся.
попробовал порешать в 2D, даже сетку поправил, но получил ваш результат.
потом махнул рукой и создал 3D с периодикой на 1/4 объема. результат не изменился. что-то здесь не так, как в эксперименте.

 

 

объем строил по вашему эскизу.
проверяем объем резервуара:

 

 

тоже в порядке

горловину я проверял, соответствуем данным размерам

 

 

 

больше проверять нечего
получился массовый расход:

 

 

полагаю, что эксперимент проводился иначе

 

 

Изменено 15 сентября 2018 пользователем an_rushin

[Gunter54 0]

8 часов назад, an_rushin сказал:

давай разберемся.
попробовал порешать в 2D, даже сетку поправил, но получил ваш результат.
потом махнул рукой и создал 3D с периодикой на 1/4 объема. результат не изменился. что-то здесь не так, как в эксперименте.

 

 

объем строил по вашему эскизу.
проверяем объем резервуара:

 

 

тоже в порядке

горловину я проверял, соответствуем данным размерам

 

 

 

больше проверять нечего
получился массовый расход:

 

 

 

полагаю, что эксперимент проводился иначе

 

 

Можете пожалуйста показать какой у вас получился график падения расхода и давления?

Изменено 15 сентября 2018 пользователем Gunter54

[an_rushin 128]

обязательно
куда-то картинки исчезли. я загружу еще раз

[an_rushin 128]

 

В 15.9.2018 в 08:31, an_rushin сказал:

давай разберемся.
попробовал порешать в 2D, даже сетку поправил, но получил ваш результат.
потом махнул рукой и создал 3D с периодикой на 1/4 объема. результат не изменился. что-то здесь не так, как в эксперименте.

В 15.9.2018 в 08:31, an_rushin сказал:

 

объем строил по вашему эскизу.
проверяем объем резервуара:

 

 

тоже в порядке

горловину я проверял, соответствуем данным размерам

 

 

 

больше проверять нечего
получился массовый расход:

 

В 15.9.2018 в 08:31, an_rushin сказал:

 

полагаю, что эксперимент проводился иначе

 

 

 

вот и файл

v18.2

 

icm-4.cas.gz

[Gunter54 0]

20 часов назад, an_rushin сказал:

 

 

 

вот и файл

v18.2

 

 

icm-4.cas.gz

 

20 часов назад, an_rushin сказал:

 

 

 

вот и файл

v18.2

 

 

icm-4.cas.gz

Попробывал поменять solver на Pressure-based и все стало в порядке. Очень хорошо согласуется с эксперементом. Течение около 8 сек. Оказывается что выбор density-based для этой задачи не совсем коректен.  

Изменено 17 сентября 2018 пользователем Gunter54

[an_rushin 128]

Странно, почему мой результат другой? 

[an_rushin 128]

И все, кина не будет? А где файл, заключительная дискуссия? 

[an_rushin 128]

дорогой piden, извините, но поведение товарища гюнтера возмутительно, вы не находите?