Есть условно говоря щель 0,1 мм. Чтобы уплотнить щель делаем канавки (лабиринтное уплотнение). Жидкость однофазная например вода.
Я сделал участок с одной канавкой длиной 1,5 мм и глубиной 0,5 мм , чтоб определить расчетным путем (через перепад давления) местные сопротивления через нее.
Течение через канавку будет и ламинарное и турбулентное при разных расходах (от Re 200 до 8000 примерно).
Для турбулентного точнее расчет будет с SST или все же другую делать?
Делал через SST но есть сомнения.
Есть также вопрос по сетке
При размере сетки как на рисунке (0,01ммx0,01мм на поверхности) и в два раза меньше, перепад давления отличается на примерно 15 процентов. В обоих случаях решение сходится за примерно 30 итераций.
Ресурсы компьютера не бесконечны, а я пытаюсь определить оптимальные размеры, поэтому в параметризации много расчетных точек.
Для сетки (на рисунке) в калькуляторе areaave yplus для стенок выдает от 4 до 28 примерно (в зависимости от расхода) т.е. сетку для SST надо мельчить дальше чтоб максимум 2 была? Или порекомендуете вообще другую модель?
Здравствуйте!
SST - норм, включите curvature correction и production Kato-Launder, мельчите пристеночную ячейку до y+ < 1 и ростом <1,15, и да пребудет с вами сеточная сходимость. Также обратите внимание на ГУ - для щели нужно взять приличный объём снаружи и внутри, ГУ задавать Ptotal/Pstatic, чтобы было подобие профиля скорости на входе.
Вобщем сделал я меш. yplus примерно 0,5 получился. При агрессивной автоматической таймскэйл и при физикал тайм скейл, решение прекрасно сходится. Но не совпадает с экспериментальными данными. Эксперименты 80х годов показали, что с увеличением глубины канавки местные сопротивления сначала растут до глубины канавки равной 4 величины зазора, потом падают и стабилизируются. У меня получилось, что растут и падают в пределах погрешности на всем диапазоне.
Кому-нибудь на ум приходит мысли почему это может быть?
Может модель другую попробовать?
Вообще для сравнения я сначала моделировал простую щель без канавок sst моделью, и разница с экспериментальными данными (перепад давления) оказалась около 15 процентов, что меня в принципе удовлетворило. А вот с канавками не знаю как быть:(
Ну и не кидайте в меня камнями, я сделал просто длинную щель (1 см) зазор 0,1 мм и канавку посередине глубиной от 0,4 до 0,15 мм. Без создания приличного объема снаружи (больно большая сетка мне кажется была бы). Задавал разные ГУ: скорость на входе и давление на выходе, скорость и там и там, давление и там и там.
Замысловато написал, Вобщем. Перепад давления при изменении глубины канавки практически не меняется (в пределах погрешности). А должен меняться ну процентов на 15-20 при определенных значениях глубины канавки
скиньте модель
Вот такой график должен получаться по опытным данным из книги Никитина - Щелевые и лабиринтные уплотнения гидроагрегатов
по y - коэффициент местных сопротивлений (по сути форма графика перепада давлений должна совпадать)
по x - отношение глубины канавки к зазору. К слову график с отношением длины канавки к зазору, практически совпал с его данными)
Проект с нормальной параметризацией могу выложить, но там меш хуже.
После этого я сделал меш по http://www.cfd-blog.ru/kak-sozdat-dvumernuyu-setku-v-ansys-workbench-dlya-ansys-cfx-17-0/
и он мне больше понравился, но параметризация не работает, при изменении сетки, надо вручную модель подгружать:(
Посмотрев проект, имею сказать следующее:
1) С вашими ГУ Рейнольдс получается ~100, т.е. режим ламинарный, и модель турбулентности нужно отключить. По этой же причине невозможно сопоставить результат с приведённым графиком.
2) Перепад правильнее определять по полному давлению, либо в соответствии с условиями эксперимента (например, по статическому давлению в точке установки манометра).
3) Наверняка в эксперименте мерили давление внутри и снаружи зазора, но вы не учли потери на вход/выход.
4) Для подключения поправки на кривизну в модели турбулентности (если вдруг на больших Рейнольдсах начнёте считать) нужно помимо галки выставить Option = Production correction.
Не понимаю, что значит эта фраза, но по распределению полного давления видно, что большая часть потерь приходится на прямые участки. Поэтому очень важно правильно выбрать длину и профиль скорости на входе.
1) Я считал по формуле \(Re= {v2h \over \nu}={6*2*0.0001 \over 0.000001}=1200\)
6 м/с зазор 0,0001м и кинематическая вязкость 0.000001 м2/с (в проекте указана динамическая 0,001 Па*с)
В ауте действительно стоит число Ре другого порядка. Что со мной не так?(
2) Со вторым и третьим пунктом польностью согласен. У меня цель была определить коэффициент местного сопротивления именно в канавке. Т.е. я беру перепад давления с канавкой вычитаю перепад без канавки делю на ровеквадрат и получаю коэффициент. (при одинаковых Ре)
\(\Delta P = {\Delta P_{bezkanavki}+\xi {\rho v^2\over 2} }\)
Т.е. я предполагаю, что все сопротивления в гладкой части а также сопротивления на входе и выходе практически одинаковы что с канавкой, что без и они все равно сократятся и их можно не учитывать. поэтому сделал просто длинную щель без объемов снаружи. Или слишком грубое допущение?
По непонятому выражению. Я на другой сетке менял не глубину канавки, а длину, и форма графика совпала с книжной. (там вобщем при 15-20h наибольшие сопротивления возникают)
Вообще в книге не достаточно прописано как выполнялись исследования и отсутствовала схема стенда:( но издательство "Машиностроение" в 80 годах меня по умолчанию создает доверительное отношение.
Может быть я неправильно на глаз намерил ширину канала. Но режим всё равно ламинарный.
Значение в out-файле нужно игнорировать, эта тема неоднократно поднималась.
Я думаю, что правильнее добавить объёмы и мерить общий перепад. Это и с практической точки зрения даст более полезные результаты, т.к. известно обычно давление по обе стороны, но не внутри уплотнения.
Таки получил удовлетворяющий меня результат. Спасибо человек с аватаркой Питера.
У меня остался один вопрос. С помощью cfx можно как-то определить критическое число Рейнольдса при котором режим течения меняется? Или как-то косвенно можно определить (например значение Re при превышении которого не сходится решение при установке ламинарного режима)?
Например в книжках пишут для гладкой щели Re кр=1250, а при наличии канавок, Re кр падает, до 400 примерно.
Не встречал, чтобы средствами моделирования в коммерческих пакетах кто-то определял критическое число Рейнольдса. Теоретически можно исследовать прямое численное решение на устойчивость к малым возмущениям, наверно что-то подобное можно замутить и с вихреразрешающими моделями. Но это в любом случае мракобесие в той или иной степени, плюс затратно. В вашем случае, когда режим течения не известен, я бы использовал переходную модель и исследовал для каждой расчётной точки чувствительность к параметрам турбулентности на входе. В результате получится что-то типа характеристики с "доверительным интервалом". По изгибу этой характеристики примерно можно оценить диапазон перехода. Сразу оговорюсь, что я могу в этом сильно ошибаться, т.к. не пробовал.
Кстати, в какой постановке в итоге получили удовлетворяющие результаты?
Добавить комментарий