Какие настройки ставить в Cfd для рассчёта параметров прохождения воздуха внутри трубы?

[Anonymous]

Не могу разобраться какие настройки ставить для рассчёта параметров прохождения воздуха внутри трубы. Есть цилиндр, труба определенной формы. Я знаю давление воздуха которое подаётся на вход. Хотелось бы посмотреть как внутри меняется скорость, образуются ли завихрения потока. Собственно вопрос в том какие параметры поверхностей ставить на вход и выход? Пробовал ставить граничные значения давление в барах на входе, в на выходе ставить тоже давление, только со значением 0? Подскажите, не могу разобраться. И ещё не могу понять чем отличаются граничные значения от внутренних, в каких случаях задавать то или другое.

@Anonymous 

Название темы было изменено @alina.balkanskaia для улучшения навигации на форуме. Оригинальное название: Cfd воздушный поток в трубе

[avasiliev]

При расчете газогидродинамики решается совместная задача для трех независимых переменных: скорость, давление, плотность. При учете температуры добавляется четвертая.

Данный факт приводит к тому, что задавая однотипные граничные условия на вход и выход - можно получить существенно не адекватный реальности результат. Рекомендуется применять различные, например входное - скорость потока, выходное - давление и т.п. Есть также объемный или массовый расход и пр.

Что касается внутренних условий. Внутри потока может стоять радиатор или пористое тело, замедляющий поток, может стоять источник тепла или теплообменник. может стоять вентилятор, которые существенно влияют на итоговый поток.

Что касается граничных - это все что "снаружи" или по границам потока или исследуемой области.

Для рекомендации граничных условий желательно обладать дополнительными данными по задаче

[Anonymous]

Уточните пожалуйста на примере. Есть трубка, на входе 1 бар давления воздуха. Хотелось бы узнать изменение скорости потока в различных частях трубки ( только относительные значения) а так же завихрения внутри трубки. Что ставить на выход?

[avasiliev]

1. если вы рассматриваете обычную прямую трубу, то никаких завихрений там быть не должно.

2. У вас есть система из трех неизвестных. Вам нужно два условия на две различные неизвестные, что в совокупности с уравнениями сохранения, которые связывают эти три неизвестные позволяет решить задачу. Что касается условий, то они зависят от задачи. Т.е. что зададите то и получите. Любая расчетная программа это мясорубка/мельница. Засыпете зерно - получите муку. Засыпете камни - камменую пыль. Это зависит от того, что Вам нужно получить и от того что у Вас есть.

Вы простите но я не пойму Вашу задачу. Потому что постановка задачи, для меня далека от ясности. Можно поставить второй тип граничного условия unknown (неизвестный). Но не уверен, что вы получите то, что нужно, ибо пока не вижу вопроса.

На текущий момент, Ваш вопрос для меня звучит так: у меня есть задача и четыре варианта ответа, задачу я вам не скажу, но вы должны сказать какой из четырех вариантов ответа мне нужно выбрать, чтобы мне засчитали правильный ответ.

[Anonymous]

Антон, добрый день. Посоветуйте как быть, если есть помещение с несколькими приточными и вытяжными отверстиями. На каждом отверстии согласно условию задачи необходимо задать определенный расход воздуха. Получается что на входе граничные условия - "Объемный расход", и на выходе - "Объемный расход". Будет ли такой расчет корректен? Или нужно на каждом вытяжном отверстии помимо расхода задать например нулевое давление? 

p/s Сумма расходов на входах и на выходах равна.

[Anonymous]

И в случае если в помещении есть источники тепла, а для воздуха задан переменный режим, то наверное корректнее указывать на вытяжке массовый расход?

[avasiliev]

Обычно, даже если в помещении принудительная вентиляция, причем равная по входу и выходу объема, есть источники микровентиляции, которые уравновешивают итоговое поведение.

Дело в том что газ он сжимаемый, и его плотность зависит от давления и скорости. подав на вход и выход однаковый объем воздуха, можем создать либо разряжение либо наоборот избыточное давление за счет того, что масса воздуха была подана разная. Тоже самое, только с чуть другими последствиями будет если зададим массовый расход.

Особенно это характерно для случаев когда внутри есть источник тепла/охлаждения. Соответственно надо либо задавать сложные правила на расход в зависимости от разницы давлений. Либо оставить задачу как есть, но добавить то что есть и в обычной жизни - источники микровентиляции (окна, двери) на которых создается условие открытого в обестороны потока в зависимости от того где давление выше. 

В разных пакетах такие условия называются чуть по разному, и дают немного отличный результат  (не качественно, или количественно по градиенту, а чисто номиналами), но в целом поведение будет похоже.

Попробуйте варианты Pressure = 0 или Unknown

[Anonymous]

Спасибо за ответ. Если честно я не совсем понял почему не можем задать массовый расход  на входе и на выходе. При этом если задана так-же температура воздуха на входе и мощность источника теплопоступлений.

Если я правильно понял, Вы рекомендуете указать требуемый объемный расход на входах и на выходах, а так же использовать некое отверстие с нулевым давлением через которое будет осуществляться подсос или удаление избыточного объема воздуха.

Нечто подобное я задавал в граничных условиях в своем случае. У меня в помещении было 10 приточных отверстий разных размеров и с разным объемным расходом, и 9 вытяжных отверстий, на восьми из которых я задавал объемный расход (суммарно меньше чем задано притока), а на девятом задал нулевое давление. Девятое отверстие было самым большим, т.к. это не решетка и не воздуховод, а открытый проем в смежное помещение, через который должно удаляться 10% от общего воздухообмена.

Меня смутило в моем случае, что когда я построил векторы скоростей, то через верхнюю часть этого отверстия воздух движется в смежное помещение, а через нижнюю часть этого отверстия воздух поступает в мое помещение, хотя объемные расходы были заданы таким образом, что в помещении задано больше притока чем вытяжки, а на большом отверстии было задано только нулевое давление. Что то мне подсказывает что открытый проем должен работать только на удаление воздуха 

[avasiliev]

По частям.

Физическое моделирование - это набор упрощений и допущений. Именно пользователь определяет какие из допущений мы активируем и в каком объеме.

С точки зрения массового расхода или обьемного - что из них задано это не принципиально с точки зрения теории. Это просто один из типов ГУ. Какой из них выбирать - зависит от того что есть в реальности.

Почему не совсем будет работать.

Представьте себе что у вас есть замкнутый резервуар с единым входом без выхода. У вас на входе стоит компрессор который гонит туда воздух.

В реальности спустя некоторое время у вас накачка прекратится, потому что компрессор обладает определенной мощностью, и максимальным градиентом давлений при котором он будет работать. Сама же характеристика работоспособности компрессора сильно зависит от градиента давлений.

В жизни задавая условие в котором у вас в емкость поступает воздух, он будет поступать всегда. Если вы зададите скорость - всегда будет с постоянной скоростью, но с разным итоговым давлением и массой воздуха который зайдет в ходе повышения давления. И давление будет подниматься до бесконечности.

Зададите на входе определенное давление - у вас будет воздух заходить с разной скоростью - чем больше разница, тем быстрее, но в определенный момент все остановится.

Зададите массовый расход, у вас все время будет снова подниматься давление до бесконечности.

В реальности увы будет чуть по другому. Так вот когда вы ставите два вентилятора втяжной и вытяжной, у них в реальности несколько меняются характеристики в зависимости от того какое давление, плотность, скорость, температура, стоит с обеих сторон каждого из вентиляторов. 

Т.е. в жизни любое условие одновременно идет сразу по всем компонентам но с превалирующей одной компонентой. И в реальности это соотношение может меняться в зависимости от условий.

В симуляции, вы когда задаете конкретное условие, на остальное ему уже начхать. по сему и могут возникать некоторые "нефизичные" вещи, которые идут не от пакета, а от того что с искажением моделируется реальность.

по остальному - чуть позже

[avasiliev]

То что у вас по поверхности воздух движется в обоих направлениях - вполне возможно. Даже с учетом того что давление во втором помещении ниже.

Вопрос в том каков интегральный показатель. Скорее всего если вычислить интегралки, то окажется что часть воздуха идет в одну сторону, часть в другую, но в какую-то одну сторону - больше.

[Anonymous]

Антон, можно про интегралки по подробнее)

Каким образом их вычислить?

[avasiliev · Accepted solution]

Есть несколько вариантов.

Скорее всего Вам может подойти Wall Calculator https://knowledge.autodesk.com/support/cfd/learn-explore/caas/CloudHelp/cloudhelp/2014/ENU/SimCFD/fi...

[lena.talkhina]

Добрый день @Anonymous  !

Рады видеть вас на форуме Сообщества пользователей Autodesk

Вы нашли решение?
Если да, нажмите на кнопку "Утвердить решение"под соответствующим сообщением, это поможет другим пользователям сообщества быстро находить ответы и преимущества данного решения.
Если нет, не стесняйтесь опубликовать больше информации в данной теме, чтобы все пользователи знали, что в данный момент осуществляется поиск решения и это поможет вам достичь результата быстрее.