Hagen Poiseuille áramlás

Áttekintés

A teszteset célja a következő paraméterek validálása egy csövön keresztül történő inkompresszibilis, állandósult lamináris folyadékáramlásra:

• Sebesség
• Nyomásesés

A SimScale szimulációs eredményeit összehasonlítottuk a . A hálót a SimScale platformon a parametrizált – hexaéderizációs eszközzel hoztuk létre.

Geometria

A áramlási tartománynak egy egyenes hengeres csövet választottunk (lásd az 1. ábrát). Az A, B és C felületek a bemenetet, a falat és a kimenetet jelképezik.

1. ábra. A hengeres cső geometriája

	Hossz	átmérő
érték	1	0.01

Analízis típusa és tartomány

A SimScale platformon a snappyHexMesh eszközzel egyenletes távolságú hexaéderes hálót generáltunk (lásd a 2. ábrát)..). Megfigyelhető volt, hogy a felfúvódási réteg jelenléte nem si

Háló típusa	Cells in x	Cells in y	Cells in z	Number of csomópontok	Típus
snappyHexMesh	20	1600	20	341544	3D hex

Simulációs beállítás

Folyadék:

• Víz:

  =10-6m2s

  =10-6m2s

Határfeltételek: Dinamikus viszkozitás (ν ν

) =10-6m2s

=10-6m2s

Határfeltételek:

	Határérték típusa	Sebesség	Nyomás
A	Bemenet	Fix érték: 0.1 ms-1 0.1 ms-1	Nulla gradiens
B	Fal	Fixált érték: 0.0 ms-1 0.0 ms-1	Nulla gradiens
C	Outlet	Nulla gradiens	Fixed Value: 0.1 Pa 0.1 Pa

Eredmények

Az analitikus megoldás a következő egyenleteket adja a maximális axiális sebességre, a nyomásesésre és a kialakult radiális sebességprofilra:

uzmax=2uzavg

uzmax=2uzavg

ΔP=32μLD2uzavg

ΔP=32μLD2uzavg

uz=-14μ∂p∂z(R2-r2)

uz=-14μ∂p∂z(R2-r2)

A SimScale segítségével kapott sebesség és nyomásesés összehasonlítása az analitikus eredményekkel az ábrán látható.3A, 3B és 3C. A 3A. ábra a kialakult radiális sebességprofilt mutatja, a bemeneti nyílástól 60 cm-re. Az axiális sebesség változása a középvonal mentén a 3B. ábrán látható, a nyomásesés a cső mentén pedig a 3C. ábrán figyelhető meg.

3. ábra. Az axiális sebesség és nyomás (A, B) és a kialakult radiális sebességprofil (C)

Hagen-Poiseuille áramlás a Navier-Stokes egyenletekből

Disclaimer

Az OpenCFD Limited által nem jóváhagyott vagy támogatott ajánlat, az OpenFOAM szoftver gyártója és forgalmazója, valamint az OPENFOAM® és OpenCFD® védjegyek tulajdonosa. Az OPENFOAM® az OpenCFD Limited, az OpenFOAM szoftver gyártója és forgalmazója bejegyzett védjegye.

Végső frissítés: