Выпрямитель потока - Википедия - Flow straightener

Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста помоги Улучши это или обсудите эти вопросы на страница обсуждения. (Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны) Эта статья может потребоваться переписанный соответствовать требованиям Википедии стандарты качества. Ты можешь помочь. В страница обсуждения может содержать предложения. (Февраль 2014) Эта статья включает в себя список общих Рекомендации, но он остается в основном непроверенным, потому что ему не хватает соответствующих встроенные цитаты. Пожалуйста, помогите улучшать эта статья введение более точные цитаты. (Декабрь 2013) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) Было предложено, чтобы эта статья была слился в Кондиционирование потока. (Обсуждать) Предлагается с апреля 2020 года. (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

А выпрямитель потока, иногда называемый соты, представляет собой устройство, используемое для выпрямления воздушного потока в аэродинамической трубе. Это канал для каналов, проложенных вдоль оси основного воздушного потока для минимизации боковых составляющих скорости, вызванных вихревым движением в воздушном потоке при входе. Формы поперечного сечения этих «сот» могут быть квадратными, круглыми и правильными шестиугольными ячейками.

Недорогой выпрямитель потока ручной работы

Недорогой выпрямитель потока может быть изготовлен с использованием соломинки для питья, так как имеют невысокую стоимость и хороший КПД. В Разрушители легенд телешоу использовало такую ​​конструкцию для своей аэродинамической трубы, как и экспериментальная аэродинамическая труба в Массачусетский технологический институт (Маниет). Соломинки следует нарезать до одинакового размера и поместить в рамку.

Эффективность сот

Эффективность сот в снижении уровня завихрения и турбулентности изучается путем моделирования поля потока с использованием стандартной модели турбулентности k-ε в коммерческой вычислительной гидродинамике (CFD). CFD - это наиболее точный и экономичный подход к оценке эффективности сот.

Вычислительная модель

Расчетная область сот создается, как показано на рис. 1.

Мы знаем с точки зрения вычислений, что очень сложно обеспечить реалистичный неравномерный поток на входе в соты, как это было испытано в экспериментах. Такие случайные входные условия по существу имитируют реалистичный случай, когда воздух может входить в соты с любого направления и при любом уровне турбулентности. Поэтому специальный домен предназначен для введения практических условий на входе.

Создание сетки вычислительных моделей

В GAMBIT 2.3.16 построена твердотельная модель соты. Как показано на рис. 2. Структурированная прямоугольная сетка используется для моделирования с квадратной сотовой конфигурацией. Основные уравнения сохранения массы и количества движения для дозвукового потока, а также уравнения турбулентности и пористого потока решаются для сотовой конструкции с использованием коммерческого CFD. Модель RNG k-ε типа RANS используется для моделирования турбулентности.

Граничные условия

Отдельная область, созданная выше по потоку от сот, имеет различные входные условия для достижения беспорядочного движения на выходе, которое должно быть задано как вход в сотовые ячейки. По сути, это имитирует более реалистичный случай, когда поток может входить в соты с любого направления. Здесь упоминаются характеристики этого впускного патрубка и другие необходимые граничные условия. Поток на входе в соты обязательно должен иметь турбулентное и вихревое движение. Следовательно, чтобы учесть эти требования, создается отдельная область жидкости.

Верхняя и нижняя круглые грани считаются входом в эту область, чтобы получить поле потока с большей величиной боковой скорости. Эта область снабжена вертикальными и горизонтальными цилиндрами в качестве препятствия на входе для создания достаточного завихрения на выходе из этой секции. Для этой геометрии создается тетраэдрическая сетка, показанная на рис. 3, с тетраэдрическими элементами. Количество узлов - 1,47,666. Три грани этой конфигурации определены как входы с граничными условиями скорости. Скорость жидкости на этих входных поверхностях была взята так, чтобы средняя средняя скорость на выходе составляла 1 м / с, что соответствует действующей аэродинамической трубе.

Граничное условие давления на выходе используется на выходе из отстойной камеры, где давление на выходе устанавливается равным нулю для манометрического давления. Всегда можно спрогнозировать все поле потока, объединяя всю область жидкости; однако моделирование для прогнозирования всего поля потока с использованием граничного условия симметрии. Такой подход снижает требования к сетке и вычислительные затраты. Следовательно, граница симметрии используется на периферии расчетной области.

Все твердые границы в расчетной области заданы как вязкие стенки с граничным условием прилипания стенок. Профиль интенсивности турбулентности на выходе из модели турбулентности показан на рис. 4. На этом рисунке показана интенсивность турбулентности, которая максимальна в центре. (30%), а у стенок составляет около 16-18%, теперь этот профиль встроен в соты, как показано на рис. 2, профиль интенсивности турбулентности выходит из соты, как показано на рис. 5. На этом профиле мы можем видеть, что интенсивность турбулентности снижается с 30% до 1,2% в центре и с 16% до 3,5%, это означает, что эффективность соты очень высока и составляет около 96%.

Приложения

1. аэродинамические трубы

1. Поток газа

Перспективы

1. Для получения лучших результатов используйте 3D-модель сот.
2. Смотрите результаты при более высоком числе Рейнольдса.
3. Посмотрите результаты, изменив домен соты

Рекомендации

Библиография

• ANSYS Inc., 2007. Документация к выпуску 11 для ANSYS Workbench.
• Cermak, J.E., 2003. Развитие аэродинамической трубы и тенденции в применении к гражданскому строительству. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 91 (3), 355–370.
• Чермак, Дж. Э., Кокран, Л. С., 1992. Физическое моделирование приземного слоя атмосферы. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 41–44, 935–946.
• Воротник А.Р., 1939. Влияние сетки на распределение скорости в однородном канале. Аэронавт. Res. Counc. Меморандум № 1867. Десаи С.С., 2003.
• Относительные роли вычислительной гидродинамики и испытаний в аэродинамической трубе при разработке самолетов. Curr. Sci. 84 (1), 49–64.
• Дербунович Г.И., Земская А.С., Репик Е.Ю., Соседко Ю.П. Оптимальные условия уменьшения турбулентности с помощью экранов, механика неоднородных и турбулентных течений. Наука, Москва, с. 35.
• Драйден, Х.И., Шубауэр, Г.Б., 1947. Использование демпфирующих экранов для уменьшения турбулентности в аэродинамической трубе. J. Aeronautical Sci. 14, 221–228.
• Фарелл, С., Юсеф, С., 1996. Эксперименты по управлению турбулентностью с использованием экранов и сот. ASME J. Fluids Eng. 118, 26–32.
• Гани, С.А.А.А., Арусси, А., Райс, Э., 2001. Моделирование естественной среды дорожного транспортного средства в климатической аэродинамической трубе. Simul. Практик. Теория 8 (6–7), 359–375.
• Гордон, Р., Имбаби, М.С., 1998. Моделирование CFD и экспериментальная проверка новой конструкции аэродинамического / водного туннеля с замкнутым контуром. J. Fluids Eng. Пер. ASME 120 (2), 311–318.
• Грот, Дж., Йоханссон, А., 1988. Снижение турбулентности экранами. J. Fluids Mech. 197, 139–155.
• Хансен, С.О., Соренсен, Э.Г., 1985. Новая аэродинамическая труба с пограничным слоем в Датском морском институте. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 18, 213–224.