Все ответы об инженерном анализе

Перед началом работы настоятельно рекомендуем ознакомиться с правилами форума.

Модель турбулентности при нагреве стенки трубы

miracle
Аватар пользователя miracle

Добрый день!

Имеется металлическая труба внутренним диаметром 126 мм, заполненная водой. Движения жидкости в трубе либо нет, либо с малыми скоростями, порядка 1 мм/с. Стенка трубы нагревается (нагрев может доходить до 30-40 К). При этом сильное влияние начинает оказывать естественная конвекция. При моделировании во fluent надо ли задавать какую-либо модель турбулентности для модели Буссинеска? Или можно оставить в Model - multiphase - laminar, а там уже автоматически турбулентные хаотческие движется смоделируются?

И второй вопрос: где можно в полном объеме прочитать про теорию пограничного слоя для CFD моделирования? Все что есть в интернете в основном  описывает что-то конкретное, не формируя картину полностью. Желательно, чтобы было понятно расписано, какой толщины брать пограничный слой, сколько элементов, толщину первого элемента и аспектное соотношение. Пробовал читать фундаментальную теорию, типа Шлихтинга, но теоретической базы не хватило на понимание всего этого добра.

Спасибо!

katcheg
Аватар пользователя katcheg

Добрый день! В случае моделирования естественной конвекции при выборе режима течения необходимо руководствоваться числом Рэлея. Если Ra<108 - то течение ламинарное, выбираем Laminar (см. Help/Theory Guide/5.2.2. Natural Convection and Buoyancy-Driven Flows Theory). Также можете ознакомиться с разделом Help/User’s Guide/Buoyancy-Driven Flows and Natural Convection.

Про турбулентность (и пограничный слой) хорошо написано в лекциях А.В. Гарбарука

karachun
Аватар пользователя karachun

katcheq Спасибо за наводку на лекции. Мне тоже буквально вчера понадобилось считать свободную конвекцию. И везде в пособиях полно уравнений для определения числа Нуссельта через Ra. А вот о пороговых значениях числа Рэлея информации почти нет. Или точнее это я информации почти не нашел кроме одной таблицы.

katcheg
Аватар пользователя katcheg

Рада помочь!

miracle
Аватар пользователя miracle


Цитата:
В случае моделирования естественной конвекции при выборе режима течения необходимо руководствоваться числом Рэлея. Если Ra<108 - то течение ламинарное

А турбулентность течения определяется разве не числом Рейнольдса?

katcheg
Аватар пользователя katcheg

В случае моделирования естесственной конвекции число Рэлея определяет турбулентность. В приложенных ссылках на справочную документацию имеется более подробная информация.

miracle
Аватар пользователя miracle

Цитата:
В случае моделирования естесственной конвекции число Рэлея определяет турбулентность.

Тогда возникает вопрос - как считать число Рэлея для трубы, на стенке которой поддерживается вертикальный градиент температуры? Как указано в Гершуни, в качестве характерного размера брать диаметр трубы и считать  число Рэлея как

\(Ra = \frac{{g\beta \Delta T{L^3}}}{{a\nu }} = \frac{{g\beta \Gamma {d^4}}}{{a\nu }}\)

где Г - вертикальный градиент температуры? 

Как быть, есть нагревается лишь определенный участок на 40 К? Если при этом присутствует и вынужденная, и естественная конвекция? Как в этом случае определить критерий появления турбулентности? Можно ли в этом случае в качестве характерного размера брать диаметр трубы?

И еще, нужен ли вообще пограничный слой для ламинарного потока?

Добавить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Приложить файл

Максимальный размер файла: 999 МБ.
Допустимые типы файлов: txt doc docx xls xlsx pdf rar zip 7zip tar.