Turbulente Strömung
Druckabfall entlang Rohrlänge – turbulent
Problemstellung: Eine turbulente 3D-Strömung wird in einem geraden Rohr mithilfe des standardmäßigen k-ε-Turbulenzmodells modelliert.
Referenzen: F.M. White. Fluid Mechanics. 3rd Edition. McGraw Hill Book Co. Inc., New York, NY, 1994.
Flüssigkeitseigenschaften | Geometrische Eigenschaften | Arbeitsbedingungen |
|---|---|---|
Dichte = 1.225 kg/m3 Viskosität = 1.7894e-5 Pa-s | Radius = 0.002 m Länge = 2 m | Eintrittsgeschwindigkeit = 50 m/s Austrittsdruck = 0 Pa |
Ergebnisvergleich
Ergebnisse | Analytische Lösung | Creo Flow Analysis | % Differenz |
|---|---|---|---|
Druckabfall (Pa) | 0.743 | 0.73 | 0.48 |
Transsonische Strömung über einem RAE2822-Tragflächenprofile
Problemstellung: Die transsonische 2D-Strömung um ein RAE2822-Tragflächenprofil wird unter Windkanalbedingungen mithilfe eines standardmäßigen k-ε-Turbulenzmodells modelliert.
Sehnenlänge = 1 m
Referenzen: P.H. Cook, M.A. McDonald, M.C.P. Firmin. "Aerofoil RAE 2822 - Pressure Distributions, and Boundary Layer and Wake Measurements." AGARD Advisory Report No. 138.
Flüssigkeitseigenschaften | Geometrische Eigenschaften | Arbeitsbedingungen |
|---|---|---|
Luft Dichte = Allgemeine Gasgleichung Viskosität = 3.54822 X 10 -5 kg/ms | Tragflächenprofil RAE2822 Anstellwinkel = 2.31 Grad Windkanalhöhe = 72 m Windkanallänge = 96 m | M = 0.729 Druck an Rändern = 71154 Pa Temperatur an Rändern = 271 K |
Ergebnis – Druckkonturen um das Tragflächenprofil
Ergebnisvergleich – Auftriebs- und Widerstandsbeiwert
Ergebnisse | Ziel | Creo Flow Analysis | Prozentualer Fehler |
|---|---|---|---|
Auftriebsbeiwert | 0.743 | 0.73 | 1.75 |
Widerstandsbeiwert | 0.0127 | 0.0126 | 0.79 |
Ergebnisvergleich – Koeffizient der Druckverteilung
Turbulente Strömung über eine rückwärtsgewandte Stufe
Problemstellung: Ein turbulente 2D-Strömung mit Ablösung und Wiederanlegung wird für eine rückwärtsgewandte Stufe mithilfe des RNG-k-ε-Modells (Renormalization Group) modelliert.
• A = Einlass
• B = Stufe
• C = Auslass
Referenzen: D.M. Driver, H.L. Seegmiller, "Features of a Reattaching Turbulent Shear Layer in Divergent Channel Flow". AIAA Journal,Vol 23, S. 163-171, 1985.
Flüssigkeitseigenschaften | Geometrische Eigenschaften | Arbeitsbedingungen |
|---|---|---|
Dichte: 1 kg/m3 Viskosität: 0.0001 kg/m-s | Höhe der Stufe = 1 m Länge des Kanals = 34 m Höhe des Kanals = 9 m | Einlass: voll entwickeltes Geschwindigkeitsprofil mit 3,74 m/s Auslass: atmosphärischer Druck |
Ergebnisvergleich – Wiederanlegelänge
Die Wiederanlegelänge ist der Abstand von der Stufe bis zu dem Punkt, an dem die Strömung in positiver Strömungsrichtung wieder aufgenommen wird. Das Experiment gibt einen Bereich für die Wiederanlegelänge zurück.
Wiederanlegelänge | |
|---|---|
Experiment | Creo Flow Analysis |
x/H = 6.16 – 6.34 | x/H = 6.21 |
Ergebnisvergleich – Wandreibungskoeffizient
Die Vorhersage des Wiederanlegepunkts stromab der Stufe wurde im Experiment wie folgt bestimmt:
• Laser-Ölfilm-Interferometriemessungen der Wandreibung
• Interpolation der Position, an der die Wandreibung gleich null ist Die experimentellen und die CFD Ergebnisse entlang der Wand werden unten verglichen.
Wirbelablösung über einem Zylinder
Problemstellung: Die Strömung über einen Zylinder wird mit dem standardmäßigen k-ε-Turbulenzmodell modelliert.
Referenzen: Williamson, C. H. K. (1988). Defining a universal and continuous Strouhal–Reynolds number relationship for the laminar vortex shedding of a circular cylinder. Physics of Fluids.
Flüssigkeitseigenschaften | Geometrische Eigenschaften | Arbeitsbedingungen |
|---|---|---|
Dichte = 1 kg/m3 Viskosität = 0.01 Pa-s | Siehe Abbildung oben | Transient = 0.01 s Eintrittsgeschwindigkeit = 1 m/s Austrittsdruck = 0 Pa |
Ergebnisse – Z-Verwirbelung nach 150 s
Ergebnisvergleich – Strouhal-Zahl
Die Strouhal-Zahl misst die Wirbelablösefrequenz.
Ergebnis | Ziel | Creo Flow Analysis | % Differenz |
|---|---|---|---|
Strouhal-Zahl | 0.164 | 0.165 | 0.61 |
Vorübergehende Rezirkulationsströmung in einem Lüftungsgehäuse
Problemstellung: Eine 3D-Rezirkulationsströmung wird in einem Lüftungsgehäuse mit dem standardmäßigen k-ε-Modell modelliert.
• I = Einlass
• O = Auslass
Referenzen: P.V. Nielsen, A Restivo, J.H. Whitelaw, "The Velocity Characteristics of Ventilated Rooms", Journal of Fluids Engineering, Vol 100, S. 291-298, 1978.
Flüssigkeitseigenschaften | Geometrische Eigenschaften | Arbeitsbedingungen |
|---|---|---|
Dichte = 1.1766 kg/m3 Viskosität = 1.853e-5 Pa-s | L = 267.9 mm B = 89.3 mm Einlasshöhe = 5 mm Auslasshöhe = 14.3 mm | Eintrittsgeschwindigkeit = 15.78 m/s Austrittsdruck = atmosphärisch |
Ergebnisse – X-Geschwindigkeitskonturen an Mittellinie
Ergebnisse – Y-Geschwindigkeitskonturen an Mittellinie
Ergebnisvergleich – normalisierte Geschwindigkeit entlang der y-Richtung des Gehäuses
Turbulente Strömung in einem Diffusor
Problemstellung: Eine turbulente 3D-Strömung in einem Diffusor wird mithilfe des standardmäßigen k-ε-Turbulenzmodells modelliert.
Referenzen: Azad, R. S., & Kassab, S. Z. (1989). Turbulent flow in a conical diffuser: Overview and implications. Physics of Fluids A: Fluid Dynamics, 1(3), 564–573.
Flüssigkeitseigenschaften | Geometrische Eigenschaften | Arbeitsbedingungen |
|---|---|---|
Dichte = 1.15758 kg/m3 Viskosität = 1.8406 x 10-5 Pa-s | Siehe Abbildung oben | Eintrittsgeschwindigkeit = 18.06 m/s Austrittsdruck = 0 Pa |
Ergebnisse – Druckkonturen
Ergebnisvergleich – Druckkoeffizient entlang Diffusorwand
