Отримання правильної товщини турбулентного граничного шару плоскої пластини при моделюванні CFD


1

Я використовував комерційне програмне забезпечення CFD для імітації нестислимого турбулентного потоку повітря через плоску тарілку. Я встановлюю 2D домен завдовжки 1,5 м у напрямку x і .2m у напрямку y. Граничні умови такі:

Ліва сторона (x = 0): це вхід швидкості
u = 100m / s
pn=0

Права сторона (x = 1,5) - випускний тиск Pa
p=0
un=0

Нижня сторона (y = 0) - межа стіни
u = 0m / s
pn=0

Верхня сторона (y = 0,2) - межа симетрії

Для турбулентності я включив модель SST і призначив турбулентну інтенсивність 5% та коефіцієнт в'язкості на вході. Моя програма автоматично встановлює умови на всіх інших межах. kωμtμ=10

Моя сітка складається з 300 чотирикутних елементів у напрямку x та 100 чотирикутних елементів у напрямку y. Щоб сітка була достатньо доопрацьована для захоплення прикордонного шару, я змістив сітку так, що елементів, підключених до межі стіни, в 4000 разів менше, ніж елементів, підключених до межі симетрії (тобто елементи, підключені до межі стіни, приблизно м)4106

Із тимчасовим кроком 0,01 сек я провів своє моделювання до 30-х років, щоб забезпечити стабільний стан. Врешті-решт, я з подивом виявив, що товщина мого прикордонного шару була меншою, ніж відомий закон про потужність 1/7, заданий:δ

δx=0.16(Rex)17

де , де - горизонтальна відстань від початку плити, а - кінематична в'язкість.uxνxν

Я думав, що мені вдасться досягти тісної відповідності до цього закону потужності 1/7 за допомогою свого моделювання незалежно від того, як я обираю турбулентні умови на вході. Але мій прикордонний шар виявився майже на 30% меншим, ніж 1/7-й закон про владу по всій плиті, і я не зовсім впевнений, чому. Чи потрібний мінімальний коефіцієнт турбулентної в'язкості та турбулентної інтенсивності для досягнення 1/7 закону потужності?


Чи не повинна товщина прикордонного шару залежати від методу обробки пристінної стіни, який ви вибрали для моделювання?
Алго

@Algo: Звичайно. Але в цьому випадку особливих функцій стін на роботі немає. Мені цікавіше, якщо в нинішніх граничних умовах слід очікувати досягнення товщини прикордонного шару, подібної до 1/7-го закону потужності без функції стінки. Чи передбачає 1/7-й закон потужності певні умови входу на k і омегу для його досягнення?
Павло
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.