Hagen Poiseuille Flow

Overblik

Sigtet med denne testcase er at validere følgende parametre for inkompressibel stabil laminær væskestrømning gennem et rør:

• Velocity
• Trykfald

Simuleringsresultaterne fra SimScale blev sammenlignet med de analytiske resultater, der er vist i . Nettet blev oprettet med parametriseret – hexahedraliseringsværktøjet på SimScale-platformen.

Geometri

Et lige cylindrisk rør blev valgt som strømningsdomæne (se fig.1.). Fladerne A, B og C repræsenterer henholdsvis indløb, væg og udløb.

Fig.1. Geometri af det cylindriske rør

	Længde	Diameter
Værdi	1	0.01

Analyse type og domæne

Et hexaedrisk net med ensartet afstand blev genereret på SimScale-platformen ved hjælp af snappyHexMesh-værktøjet (se fig.2.). Det blev observeret, at tilstedeværelsen af inflationslag ikke ikke si

Mesh type	Celler i x	Celler i y	Celler i z	Antal af nodes	Type
snappyHexMesh	20	1600	20	341544	3D hex

Simuleringsopsætning

Fluid:

• Vand: Dynamisk viskositet (ν ν

  ) =10-6m2s

  =10-6m2s

Begrænsende betingelser:

	Grænse type	Velocity	Tryk
A	Inlet	Fikseret værdi: 0.1 ms-1 0.1 ms-1	Nul gradient
B	Wall	Fikseret værdi: 0.0 ms-1 0.0 ms-1	Nulgradient
C	Udgang	Nulgradient	Fikseret værdi: 0.1 Pa 0.1 Pa

Resultater

Den analytiske løsning giver os følgende ligninger for maksimal aksialhastighed, tryktab og udviklet radialhastighedsprofil:

uzmax=2uzavg

uzmax=2uzavg

ΔP=32μLD2uzavg

ΔP=32μLD2uzavg

ΔP=32μLD2uzavg

uz=-14μ∂p∂z(R2-r2)

uz=-14μ∂p∂z(R2-r2)

En sammenligning af den hastighed og det tryktab, der er opnået med SimScale, med de analytiske resultater er vist i fig.3A, 3B og 3C. Fig.3A viser det udviklede radiale hastighedsprofil, der er placeret 60 cm fra indløbet. Variationen af den aksiale hastighed langs centerlinjen er vist i fig.3B, og trykfaldet langs røret kan ses i fig.3C.

Fig.3. Visualisering af aksialhastighed og tryk (A, B) og udviklet radialhastighedsprofil (C)

Hagen-Poiseuille-strømning ud fra Navier-Stokes-ligningerne

Disclaimer

Dette tilbud er ikke godkendt eller støttet af OpenCFD Limited, producent og distributør af OpenFOAM-softwaren og ejer af varemærkerne OPENFOAM® og OpenCFD®. OPENFOAM® er et registreret varemærke tilhørende OpenCFD Limited, producent og distributør af OpenFOAM-softwaren.

Sidst opdateret: