Fortgeschrittene Physik – Module "Cavitation" und "Multicomponent Mixing"
Kavitation (Hohlraumbildung) über einer scharfkantigen Öffnung
Problemstellung: Eine hohlraumbildende 3D-Strömung wird über einer scharfkantigen Öffnung mit dem standardmäßigen k-ε-Turbulenzmodell und dem Kavitationsmodell des konstanten Gasmassenanteils modelliert.
Referenzen: W.H. Nurick, "Orifice Cavitation and Its Effects on Spray Mixing", Journal of Fluids Engineering, Vol 98, S. 681-687, 1976.
Flüssigkeitseigenschaften | Geometrische Eigenschaften | Arbeitsbedingungen |
|---|---|---|
Dichte = 1000 kg/m3 Viskosität = 0.001 Pa-s Sättigungsdruck = 3540 Pa | Einlasszylinder Radius = 1.15 cm Länge = 1.6 cm Auslasszylinder Radius = 0.4 cm Länge = 3.2 cm | Eintrittsdruck = 250 kPa Austrittsdruck = 95 kPa |
Ergebnisvergleich – Ausflusskoeffizient
Der Ausflusskoeffizient charakterisiert das Strömungs- und Druckverlustverhalten von Öffnungen. Die berechneten Ergebnisse von Creo Flow Analysis werden mit der analytischen Lösung verglichen.
Ergebnisse | Analytische Lösung | Creo Flow Analysis | % Differenz |
|---|---|---|---|
Ausflusskoeffizient (Cd) | 0.78 | 0.7822 | 0.28 |
Ergebnisse – Konturen des Dampfvolumenanteils
Strömung beim Transport von Mehrkomponenten-Spezien in einem Rohr
Problemstellung: Das Mischen von zwei Komponenten, die durch ein Rohr fließen, wird mit dem Modul "Multicomponent Mixing" modelliert. Komponente A tritt am Einlass in das Rohr ein. Komponente B tritt durch die Wände des Rohrs ein.
• A = Komponente A
• B = Komponente B
Referenzen: W.M. Kays and M.E. Crawford. Convective Heat and Mass Transfer. 3rd Edition. McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, NY. 126-134. 1993.
Flüssigkeitseigenschaften | Geometrische Eigenschaften | Arbeitsbedingungen |
|---|---|---|
Komponente A und B Dichte = 1 kg/m3 Viskosität = 1 x 10-5 Pa-s Diffusionsvermögen = 1.43 x 10-5 m2/s | R = 0.0025 m L = 0.5 m | Max. Eintrittsgeschwindigkeit = 2 m/s Austrittsdruck = 101325 Pa |
Ergebnisvergleich – Massenanteil von Komponente A im Rohr
Die Messungen des Massenanteils von Komponente A entlang der Rohrachse geben an, wie stark die Komponenten im Rohr gemischt werden. Die Ergebnisse von Creo Flow Analysis werden mit der analytischen Lösung verglichen.
Massenanteil von Komponente A | |||
|---|---|---|---|
Axiale Koordinate (m) | Analytische Lösung | Creo Flow Analysis | % Differenz |
0.01 | 1 | 1 | 0 |
0.02 | 0.9999 | 0.9986 | 0.1 |
0.03 | 0.9963 | 0.9882 | 0.8 |
0.04 | 0.9670 | 0.9625 | 0.5 |
0.05 | 0.9230 | 0.8980 | 2.7 |
0.06 | 0.8706 | 0.8720 | 0.1 |
0.07 | 0.8146 | 0.8172 | 0.3 |
0.08 | 0.7583 | 0.7610 | 0.4 |
0.09 | 0.7034 | 0.7054 | 0.3 |
0.1 | 0.6511 | 0.6417 | 1.4 |