Модели потока

Модуль Поток (Flow) ищет решение с учетом сохранения массы и импульса с помощью нестационарных уравнений Навье - Стокса H.Ding, F.C. Visser, Y.Jiang, and M. Furmanczyk, "Demonstration and Validation of a 3-D CFD Simulation Tool Predicting Pump Performance and Cavitation for Industrial Applications", FEDSM2009-78256, 2009..

Интегральная (консервативная) форма Рейнольдса для усредненных уравнений Навье - Стокса (RANS) имеет вид:

τij	Эффективное напряжение сдвига (молекулярное + турбулентное)
f	Объемная сила
n	Нормаль к поверхности
ρ	Статическое давление (Па)
t	время
v	Скорость жидкости
vσ	Скорость сетки
Ω(t)	Контрольный объем как функция времени
r	Средняя локальная плотность жидкости (кг/м3)
σ	Поверхность контрольного объема
µ	Динамическая вязкость (Пуаз или Па-с),
µt	Турбулентная динамическая вязкость
δij	Дельта Кронекера (=1 для i=j, =0 для i≠j)

• Постоянная динамическая вязкость (Constant Dynamic Viscosity) - определяет вязкость жидкости в выбранном объеме. Единицей измерения динамической вязкости является Па-с или Н-с/м2.

Значение динамической вязкости указывается в поле при выборе опции Постоянная динамическая вязкость (Constant Dynamic Viscosity).

• Постоянная кинематическая вязкость (Constant Kinematic Viscosity) - определяет вязкость жидкости в выбранном объеме. Единицей измерения кинематической вязкости является м2/с. Значение кинематической вязкости указывается в поле при выборе опции Постоянная кинематическая вязкость (Constant Kinematic Viscosity).

• Закон Сатерленда (Sutherland Law)- определяет вязкость жидкости в выбранном объеме через динамическую вязкость (Па-с). Уравнение и входные параметры имеют следующий вид:

T	Температура (К)
µref	Вязкость при опорной температуре (Па-с)
S	Температура Сатерленда (К)

Примечание T - температура жидкости (К) требуется как входной параметр, если модуль энергии не является активным.

Закон Сатерленда используется для расчета вязкости идеального газа как функция температуры. Sutherland, W. (1893), "The viscosity of gases and molecular force," Philosophical Magazine, S. 5, 36, стр. 507-531 (1893). Следующая таблица показывает константу Сазерленда и опорную температуру для выбранных газов. Ссылка: en.wikipedia.org/wiki/viscosity.

Газ	S (К)	Tref (К)	mref (Па-с)
Воздух	120	291.15	18.27 e-6
Азот	111	300.55	17.81 e-6
Кислород	127	292.25	20.81 e-6
Углекислый газ	240	293.15	14.8 e-6
Окись углерода	118	288.15	17.2 e-6
Водород	72	293.85	8.76 e-6
Аммиак	370	293.15	9.82 e-6
Двуокись серы	416	293.65	12.54 e-6
Гелий	79.4	273	19 e-6

Эти модели предоставляют соответствующую вязкость для различных типов жидкостей, которые демонстрируют свойства неньютоновских потоков. Модель Гершеля - Балкли и модели Бингама связывают напряжение сдвига со скоростью сдвига следующим образом:

e0	Критическая скорость сдвига
k	Коэффициент консистенции
τ0	Предел текучести жидкости
n	Показатель степени. Для модели Бингама n = 1

Примечание Скорость сдвига 0 совпадает с гамма-точкой на графике выше.

Модель сопротивления (Resistance Model) является опцией модуля Поток (Flow), которую можно использовать, чтобы задать сопротивление в выбранном объеме. Модель сопротивления (Resistance Model) содержит следующие две модели:

Cl	Линейный коэффициент сопротивления (Па-с/м2)
Cd	Квадратичный коэффициент сопротивления (1/м)
β	Пористость
ρ	Плотность

β	Пористость
α	Проницаемость
µ	Динамическая вязкость
V	скорость
Cd	Квадратичный коэффициент сопротивления (1/м)

Скорость, используемая в уравнении сопротивления, является локальной скоростью. F в уравнении измеряется в единицах Н/м3, таких как сила/объем, градиент давления (Dp/Dx) или rg. Падение давления на интерфейсе рассчитывается умножением F на конечную толщину. Пористость задается в модуле Общие (Common).