cnchapter4分布阻力和风扇模型

《cnchapter4分布阻力和风扇模型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章分布阻力和风扇模型目标模拟流场特征的影响时，不需要模拟具体的几何特征建立分布阻力的概念定义“分布阻力”项列出分布阻力应用的例子描述如何应用分布阻力执行方向相关课程1目标(续)模拟形状因子损失模拟摩擦损失模拟渗透损失分布阻力建模指导描述风扇模型例1例2分布阻力概念分布阻力的目的是：不需要建立几何特征的几何细节而模拟问题域几何特征的压降。在流体建模方面，分布阻力对建模很有利。分布阻力概念(续)需要模拟分布阻力的物理现象可分为四类:1.摩擦损失含热交换器的管流通过不规则截面流道的流动-模拟为一个管分布阻力概念(续)2.形状因子损失通过弯管或T形管的流动通过阀门的流动3.渗透性地

2、下水流通过过滤器的流动4.风扇(或泵)风扇泵形状损失因子摩擦损失渗透性损失分布阻力是如何施加的分布阻力作为源项加在动量方程中，它们通过实常数作为单元量施加。方向相关在分布阻力关系中，有三种类型的方向相关:类型1-各向同性各方向的阻力因子是一样的类型2-在一个方向的强迫流动设置x,y或z方向的阻力因子在非流动方向的阻力因子自动设为很大的值类型3-方向相关阻力每个方向有自己的参数方向相关(续)形状损失因子K是单位长度的形状损失因子K值通常从手册比如Idelchik中获得表示流动横截面改变（比如障碍物）引起的压降通常加到一个局部区域L是有限元模型中施加阻力的长度.KFLOTRAN=K

3、handbook/2LFLOTRAN中gc=1,通过使用一致单位实现形状损失因子(续)在Idelchik中K是无量纲数,在FLOTRAN中，单位为1/L（每单位长度，因为它作为单元量施加）。摩擦损失施加到流动通道摩擦因子小于1不是壁面粗糙度摩擦因子,FLOTRAN假设一个光滑壁面FLOTRAN摩擦因子等于Darcy摩擦因子的一半从文献中,水头损失的Darcy方程式为:对层流的Moody图表关系为替代并重组,摩擦损失(续)FLOTRAN中摩擦压力损失表示为:a和b是用户指定的常数.层流:a=32b=1湍流:a=0.158b=0.25常数值为Darcy因子的一半(Fanning因子

4、的两倍).摩擦损失(续)Q=流率k=Darcy渗透系数L=样品长度A=样品截面积h=水头渗透性通常用于模拟流过多孔介质的流动C的单位为1/L2Darcy’s法则K=渗透性,经验常数(长度2)fluid=流体重量单位(质量/长度3)m=流体粘性(质量*时间/长度2)渗透性(续)k,Darcy渗透系数与流体和多孔介质的材料性质相关.k单位为“长度/时间”多孔介质材料的渗透性由K表征渗透性(续)FLOTRAN渗透性是多孔材料渗透性的倒数.在ANSYS/FLOTRAN中分布阻力的应用在前处理(PREP7)菜单选择实常数选择Add.在此例中，我们已定义单元类型1为FLUID141.OK

5、ANSYS/FLOTRAN中分布阻力的应用(续)选择分布阻力或风扇模型输入合适的值.注:实常数号必须大于1，因为FLOTRAN忽略实常数1。分布阻力建模指导任何分布阻力损失类型的组合对任何方向相关类型的组合都有效.等向摩擦损失+等向渗透性x向渗透性+等向形状损失因子分布阻力可以用在任何坐标系和/或旋转流动.分布阻力建模指导(续)局部分布阻力在流动阻力方向产生较大梯度,这就需要加密网格!!在阻力严重改变的邻接区域，可用人工粘性光滑速度场对分布阻力，在获取精确收敛的解方面，网格加密比人工粘性更有效.当局部网格较粗时，用分布阻力可能会产生质量不平衡。分布阻力建模指导(续)如果分布阻力

6、本身引起明显的湍流，那么应关闭湍流模式。分布阻力通常用来完整地模拟几何体的压力效果。要关闭湍流模型,先选择分布阻力区的所有节点。D,ALL,ENKE,0D,ALL,ENDS,1分布阻力建模指导(续)下一步,用边界条件命令设湍流动能(ENKE)为零、湍流能量耗散(ENDS)为1(在分布阻力区域),比如：风扇模型风扇(或泵)可模拟动力源。风扇(泵)模型不描述风扇(泵)附近流动的细节。风扇(泵)模型只是近似地模拟问题域中风扇(泵)的效果。风扇模型(续)风扇模型方程以流动方向压力梯度的形式表示。需要知道风扇“长度”常用体积流表示压头-流量曲线用风扇（泵）的实际面积计算出口速度P=压力s

7、=通过风扇的距离V=通过风扇的速度风扇模型(续)以实常数方式输入风扇模型常数.保持单位一致!风扇模型(续)第四类风扇模型沿一确定的单个坐标方向作用第五类风扇模型可在与总体坐标所构成的任意角度方向作用例1一个K系数可用于在管道端部产生压降Vinlet估计网格灵敏度和人工粘性效果例1(续)没有分布阻力的管道参数是:ΔP~0.05psiRe~4x106V平均=111.7in/sec有效粘性~10-6到10-5加压降ΔP=1.50psi例1(续)计算K=1.185预期DPtotal=1.55psi例