MẸO VÀ THỦ THUẬT: ƯỚC TÍNH CHIỀU CAO Ô ĐẦU TIÊN CHO Y + CHÍNH XÁC

Trong các bài viết trước, chúng tôi đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng một y + giá trị phù  hợp kết hợp với phương pháp mô hình nhiễu loạn nhất định. Hôm nay chúng tôi sẽ giúp bạn tính toán chiều cao ô chính xác ( \ Delta y_1) dựa trên y + giá trị mong muốn của bạn Đây là bước đầu tiên quan trọng vì các tham số độ phân giải lưới toàn cầu cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi lưới gần tường này cũng như số Reynold.

Hãy xem xét hai lựa chọn chính mà chúng ta có trong việc lựa chọn chiến lược mô hình gần tường:

Giải quyết lớp học Viscous

  • Liên quan đến độ phân giải đầy đủ của lớp biên và được yêu cầu khi các hiệu ứng giới hạn tường được ưu tiên cao (độ dốc áp suất bất lợi, lực cản khí động học, giảm áp suất, truyền nhiệt, v.v.)
  • Tường liền kề chiều cao lưới phải được đặt hàng y + = \ mathcal {O} (1)
  • Phải sử dụng mô hình nhiễu loạn số Re-thấp thích hợp (ví dụ Shear Stress Transport)

Thông qua lưới chức năng tường

  • Liên quan đến việc mô hình hóa lớp ranh giới bằng cách sử dụng chức năng tường log-law. Cách tiếp cận này phù hợp cho các trường hợp trong đó các hiệu ứng giới hạn trên tường là thứ yếu hoặc dòng chảy trải qua sự phân tách do hình học (như nhiều thân xe vô tội vạ và trong thiết kế xe ô tô hiện đại).
  • Chiều cao lưới liền kề tường nên cư trú lý tưởng trong khu vực luật pháp nơi y +> 11
  • Tất cả các mô hình nhiễu loạn đều được áp dụng (ví dụ Shear Stress Transport hoặc k-epsilon với các chức năng tường có thể mở rộng)

Trong giai đoạn tiền xử lý, chúng ta cần ước tính chiều cao ô đầu tiên (  \ Delta y_1) để chúng ta  y + nằm trong phạm vi mong muốn. Trường dòng chảy được tính toán sẽ quyết định y + giá trị thực tế  trong thực tế sẽ thay đổi dọc theo tường. Trong một số trường hợp, chúng tôi có thể cần phải tinh chỉnh lưới của chúng tôi để đạt được y + giá trị mong muốn  ở tất cả các vùng.

 

Vậy làm thế nào để tính Chiều cao ô đầu tiên cho giá trị Y + mong muốn?

 

Đầu tiên, chúng ta nên tính số Reynold cho mô hình của chúng tôi dựa trên các tỷ lệ đặc trưng của hình học của chúng tôi sao cho:

Re = \ frac {\ rho \ cdot U \ cdot L} {\ mu},

trong đó  \ rho và \ mu là mật độ chất lỏng và độ nhớt tương ứng,  Bạn là vận tốc tự do và  L là chiều dài đặc trưng (ví dụ đường kính ống, chiều dài thân, v.v.).

Định nghĩa của  y + giá trị là:

y + = \ frac {rho \ cdot U_ \ tau \ cdot \ Delta y_1} {\ mu} \ verb + + \ rightarrow \ Delta y_1 = \ frac {y + \ cdot \ mu} {\ rho \ cdot U_ \ tau}

y + Giá trị đích  và tính chất của chất lỏng được biết là một tiên nghiệm, vì vậy chúng ta cần tính toán vận tốc ma sát  U_ \ tau, được định nghĩa là:

U_ \ tau = \ sqrt {\ frac {\ tau_w} {\ rho}}

Ứng suất cắt tường,  \ tau_w có thể được tính từ hệ số ma sát da C_f, như:

\ tau_w = \ frac {1} {2} \ cdot C_f \ cdot \ rho \ cdot U ^ 2

Sự mơ hồ trong tính toán  \ Delta y_1 bao quanh giá trị cho  C_fKết quả thực nghiệm đã được sử dụng để cung cấp ước tính cho giá trị này:

 Loại lưu lượng  Ước tính theo kinh nghiệm
Dòng chảy nội bộC_f = 0,079 \ cdot Re ^ {- 0,25}
Dòng chảy bên ngoàiC_f = 0,058 \ cdot Re ^ {- 0,2}

 

Sau đó chúng ta có thể nhập các giá trị đã biết này vào các phương trình trên để ước tính giá trị của chúng tôi   \ Delta y_1.

Khi xem xét các luồng đơn giản và hình học đơn giản, chúng ta có thể thấy mối tương quan này có độ chính xác cao. Tuy nhiên, khi xem xét hình học phức tạp, có thể cần phải tinh chỉnh trong lớp biên để đảm bảo y + đạt được giá trị mong muốn  Trong những trường hợp này, bạn có thể chọn chia lưới lại trong ANSYS Meshing hoặc sử dụng thích ứng lưới bất đẳng hướng (nghĩa là chỉ thích ứng các ô cục bộ theo hướng tường bình thường) để đạt được giá trị Y + mong muốn của bạn trên toàn bộ mô hình. Vui lòng để lại một bình luận dưới đây hoặc liên hệ với đường dây hỗ trợ của chúng tôi nếu bạn có bất kỳ câu hỏi.

Đối với những người lười biếng CFD ngoài kia, chúng tôi đã viết một applet để bạn ước tính chiều cao của tế bào một cách nhanh chóng.