Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Если средний коэффициентэффективной вязкости становится менее, чем в пять раз больше ламинарного значения, то в231этом случае следует повторно запустить решение задачи с отключенной модельютурбулентности.Аббревиатура эффективной вязкости EVIS. Значения эффективной вязкости сохраняются втабличном виде в файле Jobname.PFL. Таким образом можно наблюдать поведение среднейэффективной вязкости по мере решения задачи.
Также можно выполнить постобработкуэтого параметра и просмотреть его вариации в потоке жидкости/газа.3.4. Уровень турбулентности и входные параметры.Помните о том, что в начале решения, эффективная вязкость инициализируется какмножитель значения ламинарной вязкости. Эта инициализация происходит вне зависимостиот того, активирована модель турбулентности или нет.
Значение, принятое по умолчаниюдля этого множителя (множитель также называется коэффициент турбулентности) равно1000; это значение приемлемо для большинства турбулентных течений. Алгоритм вычисляетменьшие или большие значения в зависимости от условий. Однако точность начальнойоценки влияет на продолжительность вычисления программой конечного значения.Для задания коэффициента турбулентности используйте один из предлагаемых нижеметодов:Команда:FLDATA24,TURB,RATI,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Turbulence> Turbulence ParamМодели турбулентности, состоящие из двух уравнений, требуют задания граничных условийдля кинетической энергии турбулентности (ENKE) и коэффициента диссипациикинетической энергии турбулентности (ENDS) на входе.
Если ENKE и ENDS не известны, тоВы должны задать входную интенсивность (ININ), которая является отношениемфлуктуационной скорости к скорости потока на входе и входной масштабный коэффициент(INSF), который является отношением коэффициента длины входного участка к входномугидравлическому диаметру.
По умолчанию ININ и INSF равняется 0.01.Для задания входной интенсивности и входного масштабного коэффициента, выполнитеследующее:Команда:FLDATA24,TURB,ININ,ValueFLDATA24,TURB,INSF,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Turbulence> Turbulence Param3.5. Модели турбулентности.FLOTRAN предлагает шесть моделей турбулентности:1.
Стандартная k-ε модель.2. Модель Zero Equation (ZeroEq)3. Модель Re-Normalized Group (RNG)4. k-ε модель Shih (NKE)5. Нелинейная модель Girimaji (GIR)6. Модель Shih, Zhu, Lumley (SZL)Моделирование турбулентности активируется следующим образом:Команда:FLDATA1,SOLU,TURB,TGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Setup> Solution Options232Main Menu> Solution> FLOTRAN Setup> Solution OptionsВыбрать модель можно следующим образом:Команда:FLDATA24,TURB,MODL,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelMain Menu> Solution> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelПо умолчанию задается стандартная k-ε модель.
Эта модель, обычно восстанавливаетреалистичную картину потока. Используется для анализа турбулентных потоков в трубах иканалах. Однако в ряде случаев эта модель “завышает уровень” турбулентности. Например,течение в сужающемся сопле подвергается значительному нормальному напряжению истандартная k-ε модель “завышает уровень” турбулентности. Результирующая кинетическаяэнергия оказывается завышенной и результирующая эффективная вязкость предотвращаетсимуляцию скачка уплотнения.В общем, такие турбулентные модели, как RNG, NKE, GIR и SZL дают более реалистичныеи заслуживающие доверия результаты в зонах больших напряжений.
Это особенно важно вслучаях, когда поток сильно ускоряется или замедляется (например, сужающееся сопло) илипри наличии поворотов на большие углы (например, труба заворачивает на 180 градусов).Другая ситуация при, которой нерационально использование стандартной k-ε модели,заключается в наличии точек нулевого расхода (застойных зон).Модели турбулентности RNG, NKE, GIR и SZL управляют “чрезмерной турбулентностью”заданием поправок к Cµ.
Поправки задаются в соответствии с локальным коэффициентомнапряжения.Более подробную информацию по этим моделям смотрите в ANSYS Commands Reference иANSYS, Inc. Theory Reference.3.5.1. Стандартная k-e модель (активна по умолчанию)Стандартная k-ε модель и модель Zero Equation являются простейшими моделями.Остальные четыре модели являются расширением стандартной k-ε модели. Стандартная k-εмодель – модель активная по умолчанию.Для выбора стандартной k-ε модели выполните следующее:Команда:FLDATA24,TURB,MODL,1GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelMain Menu> Solution> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelCµ, C1, C2, SCTK и SCTD являются константами стандартной k-ε модели, определяемыеследующим образом:Cµ - константа k-ε модели турбулентностикоторая используется для обновления турбулентной вязкости.C1 - константа k-ε модели турбулентности.C2 - константа k-ε модели турбулентности.SCTK – Число Шмидта для кинетической модели турбулентности.SCTD – Число Шмидта для коэффициента диссипации кинетической энергии.Для задания констант Cµ, C1, C2, SCTK и SCTD стандартной k-ε модели выполнитеследующее:233Команда:FLDATA24,TURB,Label,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelMain Menu> Solution> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelДля задания параметров KAPP, EWILL, WALL, VAND и TRAN, выполните следующее:Команда:FLDATA24,TURB,Label,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Setup> Turbulence> Wall ParametersMain Menu> Solution> FLOTRAN Setup> Turbulence> Wall ParametersBETA - β, коэффициент теплового расширенияДля задания параметров BUC3, BUC4, and BETA, выполните следующее:Команда:FLDATA24,TURB,Label,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Setup> Turbulence> Buoyancy TermsMain Menu> Solution> FLOTRAN Setup> Turbulence> Buoyancy TermsБолее детальную информацию смотрите в ANSYS, Inc.
Theory Reference и ANSYS CommandsReference.3.5.2. Модель турбулентности Zero Equation (ZeroEq)Модель турбулентности Zero Equation (ZeroEq) является простейшей и самой быстроймоделью турбулентности. Эта модель используется для решения задач с простой геометрией.С помощью этой модели не удастся получить точного результата, если модель содержитповороты на 180°.Для выбора модели турбулентности Zero Equation (ZeroEq), выполните следующее:Команда:FLDATA24,TURB,MODL,2GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelMain Menu> Solution> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelМодель турбулентности может автоматически определять масштаб длины, хотя вы самиможете задать этот параметр.
Коэффициент турбулентности может быть задан равным 2 прииспользовании этой модели турбулентности.Дополнительную информацию смотрите в ANSYS, Inc. Theory Reference и ANSYS CommandsReference3.5.3. Модель Re-Normalized Group (RNG)Использование модели Re-Normalized Group (RNG) эффективно в моделях с сильноискривленной геометрией (например, канал имеет поворот на 180°). Если полученнеудовлетворительный результат расчета с помощью модели SZL, рекомендуется повторитьрасчет, используя RNG модель.Для выбора RNG модели выполните следующее:234Команда:FLDATA24,TURB,MODL,3GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelMain Menu> Solution> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelДля задания констант RNG модели, также можно использовать команду FLDATA24A,RNGTили упомянутый выше путь GUI.RNG модель является расширением стандартной k-ε модели.
Константам Cµ, C1, C2, SCTK,и SCTD присваиваются значения отличные от значений соответствующих констант встандартной k - ε модели. Дополнительно добавлены две константы:BETA – константа модели RNG,ETAI - Асимптотическое значение скорости деформации.Входные параметры и параметры стенки (wall parameters) те же, что и в стандартной k-εмодели.Дополнительную информацию смотрите в ANSYS, Inc. Theory Reference и ANSYS CommandsReference.3.5.4. Новая k- ε модель Shih (NKE)Отличительным признаком новой k - ε модели Shih (NKE) является параметр C µ, которыйпомогает понизить значение нормального напряжения в стандартной k - ε модели.Модели NKE и GIR рекомендуется использовать для расчета вихревых течений.Для выбора NKE модели выполните следующее:Команда:FLDATA24,TURB,MODL,4GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelMain Menu> Solution> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelДля задания констант NKE модели, также используйте команду FLDATA24B,NKET илиуказанный выше маршрут GUI.NKE модель является расширением стандартной k - ε модели.
Константам C2, SCTK, и SCTDприсваиваются значения отличные от значений соответствующих констант в стандартной k ε модели. Добавлена следующая константа:C1MX - Максимально допустимое значение константы С1 в уравнении диссипациикинетической энергии турбулентности.Входные параметры и параметры стенки те же, что в стандартной k - ε модели.Дополнительную информацию смотрите в ANSYS, Inc. Theory Reference и ANSYS CommandsReference.3.5.5. Нелинейная модель Girimaji (GIR)Нелинейная модель Girimaji (GIR) предлагается использовать при наличии побочныхзавихрений в потоке. Модели GIR и NKE рекомендованы для вихревых течений.Для выбора модели GIR выполните следующее:Команда:FLDATA24,TURB,MODL,5GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence Model235Main Menu> Solution> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelДля задания констант этой модели, также используйте команду FLDATA24C,GIRT иливышеуказанный маршрут GUI.Модель GIR является расширением стандартной k - ε модели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
