Física
Esta seção descreve a teoria e modelagem no módulo com os tópicos a seguir:
Equação de transporte escalar
No módulo Espécie, o Creo Flow Analysis resolve a equação de transporte para uma grandeza escalar arbitrária definida pelo usuário. Para uma grandeza escalar arbitrária, 
, a equação de transporte geral tem a forma:
, a equação de transporte geral tem a forma:
em que 
, 
e 
são o coeficiente de difusão especificado pelo usuário, o número de Schmidt turbulento e o termo de origem para a grandeza escalar 
, respectivamente. Aqui, supomos que 
seja isotrópico. Pode ser um valor especificado diretamente ou uma função definida pelo usuário. também é indiretamente determinada por meio de um número de Schmidt especificado, que é um valor especificado ou uma função definida pelo usuário. O número de Schmidt turbulento, 
, é uma constante especificada pelo usuário com valor default igual a 1. O termo de origem 
pode ser uma constante ou uma função definida pelo usuário, na forma de origem por volume ou a origem total no domínio de computação.
, e são o coeficiente de difusão especificado pelo usuário, o número de Schmidt turbulento e o termo de origem para a grandeza escalar , respectivamente. Aqui, supomos que seja isotrópico. Pode ser um valor especificado diretamente ou uma função definida pelo usuário. também é indiretamente determinada por meio de um número de Schmidt especificado, que é um valor especificado ou uma função definida pelo usuário. O número de Schmidt turbulento, , é uma constante especificada pelo usuário com valor default igual a 1. O termo de origem pode ser uma constante ou uma função definida pelo usuário, na forma de origem por volume ou a origem total no domínio de computação.Observe que, selecionando o módulo de espécie, somente uma equação escalar é adicionada. Para 
grandezas escalares, o módulo deve ser selecionado 
vezes, e cada espécie deve ter atribuída a ela um nome diferente.
grandezas escalares, o módulo deve ser selecionado vezes, e cada espécie deve ter atribuída a ela um nome diferente.A equação 2.376 é uma equação escalar geral. Ela pode ser resolvida sozinha para um transporte escalar, ou como adição a qualquer um ou todos os módulos padrão. Como os termos de difusão e de origem são determinados por entradas do usuário de valores constantes ou funções definidas pelo usuário, a equação de transporte escalar geral pode ser usada para desenvolver novos modelos físicos, como modelos de turbulência e de combustão. Ela também pode ser usada em formas reduzidas que consistem somente em alguns dos termos na equação. São fornecidos exemplos a seguir:
• Equação de Poisson e Laplace
No modo de estado estável, se o fluxo convectivo não é resolvido ou permanece constante, a equação 2.376 é reduzida a um problema de difusão somente:
Além disso, se a difusão turbulenta é ignorada (
ou 
) e 
é uma constante, a equação 2.376 torna-se uma equação de Poisson:
ou ) e é uma constante, a equação 2.376 torna-se uma equação de Poisson:
E quando 
, a equação 2.376 escalar é adicionada a uma equação de Laplace.
, a equação 2.376 escalar é adicionada a uma equação de Laplace.Entre várias aplicações, se 
for substituído pela densidade de carga de volume (
) e 
for a permissividade (
), a equação 2.376 poderá ser aplicada para calcular o potencial elétrico (
) em um campo elétrico:
for substituído pela densidade de carga de volume () e for a permissividade (), a equação 2.376 poderá ser aplicada para calcular o potencial elétrico () em um campo elétrico:
• Transporte convectivo
Sem o termo de difusão (
e 
, ou 
), a equação 2.376 é reduzida a:
e , ou ), a equação 2.376 é reduzida a:
A equação 2.376 pode ser usada para modelar o transporte das frações de volume de fase (
) em fluxos multifase, nos quais as fases são imiscíveis (consulte o módulo Multifase):
) em fluxos multifase, nos quais as fases são imiscíveis (consulte o módulo Multifase):
Quando 
e ⃗
, a equação 2.376 representa as equações de Euler para fluxos não viscosos:
e ⃗, a equação 2.376 representa as equações de Euler para fluxos não viscosos:
Condições de limite
Uma grandeza escalar definida pelo usuário é qualquer quantidade física. As condições de limite, portanto, não são definidas como condições de limite de fluxo. Por exemplo, um limite de entrada de fluxo pode significar algo totalmente diferente para a grandeza escalar 
. Como resultado, para a equação de transporte escalar geral, é possível aplicar todos os tipos de limite definidos para os limites físicos selecionados.
. Como resultado, para a equação de transporte escalar geral, é possível aplicar todos os tipos de limite definidos para os limites físicos selecionados.Se 
for um vetor de unidade normal à superfície de limite local, a expressão geral do fluxo de massa por unidade de área será:
for um vetor de unidade normal à superfície de limite local, a expressão geral do fluxo de massa por unidade de área será:se a advecção e a difusão estiverem presentes no limite.
Para o transporte escalar, 
representa o fluxo por unidade de área que sai do domínio físico ou entra nele em um limite. Dependendo das aplicações, as condições de limite comuns a seguir são derivadas desta formulação geral:
representa o fluxo por unidade de área que sai do domínio físico ou entra nele em um limite. Dependendo das aplicações, as condições de limite comuns a seguir são derivadas desta formulação geral:• Fluxo zero
O fluxo por unidade de área através (normal ao) do limite é especificado em zero. Com a condição de fluxo zero, 
, os fluxos convectivo e difuso devem equilibrar-se de forma exata:
, os fluxos convectivo e difuso devem equilibrar-se de forma exata:
Isso significa que se um termo for zero, o outro termo também deverá ser zero. Por exemplo, em um limite de sólido (parede), a velocidade normal à superfície é zero, 
, embora 
possa não ser zero. Para satisfazer a restrição na equação 2.376, o gradiente da grandeza escalar no limite deve ser zero, 
.
, embora possa não ser zero. Para satisfazer a restrição na equação 2.376, o gradiente da grandeza escalar no limite deve ser zero, .No Creo Flow Analysis, em uma parede, o fluxo zero é a condição de limite default para a grandeza escalar 
.
.• Valor especificado
O valor especificado é uma condição de limite na qual o valor da grandeza escalar no limite, 
, é determinado diretamente por um valor de entrada do usuário 
:
, é determinado diretamente por um valor de entrada do usuário :
No Creo Flow Analysis, em uma entrada de fluxo, o valor constante especificado é a condição de limite default para 
.
.• Simetria
Para uma condição de limite de simetria, o gradiente zero de normal ao limite é aplicado para a grandeza escalar 
:
:
No Creo Flow Analysis, em um limite de simetria de fluxo, a simetria também é a condição de limite default para 
.
.• Saída
A saída é usada como condição de limite em uma abertura na qual espera-se que o fluxo saia do domínio ou entre nele. Para uma saída de pressão especificada, ou resistor ou capacitor no fluxo, esta é a condição default para a grandeza escalar 
.
.Em um limite de saída, a entrada requerida é o valor especificado para a grandeza escalar 
. A condição de limite real aplicada para 
depende das condições de fluxo:
. A condição de limite real aplicada para depende das condições de fluxo:◦ Fluxo saindo do domínio — Quando o fluxo sai do domínio computacional por uma saída ou uma entrada com fluxo invertido, supõe-se o gradiente zero no limite:
◦ Fluxo entrando no domínio — Quando o fluxo entra no domínio computacional por uma entrada ou uma saída com fluxo invertido, aplica-se o valor especificado para o limite:
• Fluxo convectivo
Em um limite, o fluxo convectivo de 
por unidade de área (
) é determinado como uma função do valor de ambiente externo da grandeza escalar (
) e um coeficiente de troca (
):
por unidade de área () é determinado como uma função do valor de ambiente externo da grandeza escalar () e um coeficiente de troca ():
em que 
e 
são parâmetros de entrada do usuário. Observe que o coeficiente de troca 
tem a unidade 
. A partir do fluxo convectivo conhecido 
, o valor de limite de 
é obtido na equação 2.376.
e são parâmetros de entrada do usuário. Observe que o coeficiente de troca tem a unidade . A partir do fluxo convectivo conhecido , o valor de limite de é obtido na equação 2.376.• Fluxo escalar especificado
Nessa condição de limite, o fluxo da grandeza escalar é especificado de duas formas:
◦ Fluxo por área — Na equação 2.376, o fluxo escalar por unidade de área 
é especificado por uma entrada de usuário como valor constante ou uma função definida pelo usuário:
é especificado por uma entrada de usuário como valor constante ou uma função definida pelo usuário:
Em seguida, na equação 2.376, 
é obtida com base nas condições de fluxo.
é obtida com base nas condições de fluxo.◦ Fluxo total — O fluxo escalar total é conhecido por meio de uma entrada de usuário como valor constante ou uma função definida pelo usuário:
em que 
é o fluxo escalar total especificado e 
é a área de limite total. Em seguida, 
é obtida na equação 2.376 com base nas condições de fluxo.
é o fluxo escalar total especificado e é a área de limite total. Em seguida, é obtida na equação 2.376 com base nas condições de fluxo.