亂流
沿管路長度的壓降 - 亂流
問題陳述：使用標準 k-ε 亂流模型為直管路中的 3D 亂流建模。
參考文獻：F.M. White. Fluid Mechanics. 3rd Edition. McGraw Hill Book Co. Inc., New York, NY, 1994。
流體屬性 | 幾何屬性 | 工作條件 |
|---|---|---|
密度 = 1.225 kg/m3 黏度 = 1.7894e-5 Pa-s | 半徑 = 0.002 m 長度 = 2 m | 入口速度 = 50 m/s 出口壓力 = 0 Pa |
結果比較
結果 | 分析 | Creo Flow Analysis | % 差異 |
|---|---|---|---|
壓降 (Pa) | 0.743 | 0.73 | 0.48 |
翼剖面 RAE2822 上方的穿音速流
問題陳述：使用標準 k-ε 亂流模型，在風洞條件下為翼剖面 RAE2822 周圍的 2D 穿音速流建模。
弦長 = 1 m
參考文獻：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。
流體屬性 | 幾何屬性 | 工作條件 |
|---|---|---|
空氣 密度 = 理想氣體定律 黏度 = 3.54822 X 10 -5 kg/ ms | RAE 2822 翼剖面 AoA = 2.31 度 風洞高度 = 72 m 風洞長度 = 96 m | M = 0.729 邊界壓力 = 71154 Pa 邊界溫度 = 271 K |
結果 - 翼剖面周圍的壓力等值線圖
結果比較 - 升力係數與拖曳係數
結果 | 目標 | Creo Flow Analysis | 百分比誤差 |
|---|---|---|---|
升力係數 | 0.743 | 0.73 | 1.75 |
拖曳係數 | 0.0127 | 0.0126 | 0.79 |
結果比較 - 壓力係數分佈
背向階梯上方的亂流
問題陳述：使用「重整群」k-ε 模型針對背向階梯為具有分離與再接觸的 2D 亂流建模。
• A = 入口
• B = 階梯
• C = 出口
參考文獻：D.M. Driver, H.L. Seegmiller, "Features of a Reattaching Turbulent Shear Layer in Divergent Channel Flow". AIAA Journal,Vol 23, pp. 163-171, 1985。
流體屬性 | 幾何屬性 | 工作條件 |
|---|---|---|
密度：1 kg/m3 黏度：0.0001 kg/m-s | 階梯高度 = 1 m 管道長度 = 34 m 管道高度 = 9 m | 入口：完全發展的速度分布 (3.74 m/s) 出口：大氣壓力 |
結果比較 - 再接觸長度
再接觸長度是指與流在正流向恢復所在階梯之間的距離。實驗提供了再接觸長度的範圍。
再接觸長度 | |
|---|---|
實驗 | Creo Flow Analysis |
x/H = 6.16 - 6.34 | x/H = 6.21 |
結果比較 - 表面摩擦係數
在實驗中，階梯下游再附加點的預測透過下列方式確定：
• 使用雷射油流量干涉計量測表面摩擦
• 內插零表面摩擦位置。沿壁的實驗與 CFD 結果比較如下圖所示。
圓柱體上方的渦流流洩
問題陳述：使用標準 k-ε 亂流模型為圓柱體上方的流建模。
參考文獻：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。
流體屬性 | 幾何屬性 | 工作條件 |
|---|---|---|
密度 = 1 kg/m3 黏度 = 0.01 Pa-s | 請參閱上圖 | 瞬態 = 0.01 s 入口速度 = 1 m/s 出口壓力 = 0 Pa |
結果 - 150 s 之後的 z 渦度
結果比較 - 司特勞克數
司特勞克數量測流洩頻率。
結果 | 目標 | Creo Flow Analysis | % 差異 |
|---|---|---|---|
司特勞克數 | 0.164 | 0.165 | 0.61 |
通風外殼內的過渡循環流動流
問題陳述：使用標準 k-ε 模型模組在通風外殼中為 3D 循環流動流建模。
• I = 入口
• O = 出口
參考文獻：P.V. Nielsen, A Restivo, J.H. Whitelaw, "The Velocity Characteristics of Ventilated Rooms", Journal of Fluids Engineering, Vol 100, pp.291-298 , 1978。
流體屬性 | 幾何屬性 | 工作條件 |
|---|---|---|
密度 = 1.1766 kg/m3 黏度 = 1.853e-5 Pa-s | L = 267.9 mm W = 89.3 mm 入口高度 = 5 mm 出口高度 = 14.3 mm | 入口速度 = 15.78 m/s 出口壓力 = 大氣 |
結果 - 中心線處的 X 速度等值線圖
結果 - 中心線處的 Y 速度等值線圖
結果比較 - 沿外殼 y 方向的正規化速度
擴散器中的亂流
問題陳述：使用標準 k-ε 亂流模型為擴散器中的 3D 亂流建模。
參考文獻：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。
流體屬性 | 幾何屬性 | 工作條件 |
|---|---|---|
密度 = 1.15758 kg/m3 黏度 = 1.8406 x 10-5 Pa-s | 請參閱上圖 | 入口速度 = 18.06 m/s 出口壓力 = 0 Pa |
結果 - 等壓線
結果比較 - 沿擴散器壁的壓力係數
