Реферат на тему Модели турбулентности в программном пакете ANSYS FLUENT

Содержание:

Введение 3
1. Моделирование турбулентности в гидродинамике жидкостей 4
2. Построение моделей турбулентности в ANSYS FLUENT 7
Заключение 15
Список использованной литературы 16

Введение:

Гидродинамикой называется один из важнейших разделов гидравлики, в котором исследуются и описываются законы движения жидкости. Знание законов и принципов гидродинамики позволяет исследователям находить разность давлений, необходимую для дальнейшего перемещения данного количества жидкости с конкретной скоростью, а значит, и расход энергетического потенциала на такой процесс, или наоборот – установить точную скорость и расход вещества при известном перепаде напряжений. Основной задачей гидродинамики является определение потерь давления при движении среды в различных условиях. Одним из наиболее эффективных инструментов выполнения данной задачи является моделирование.
В настоящий момент создано большое количество разнообразных моделей для расчёта турбулентных течений. Они отличаются друг от друга сложностью решения и точностью описания течения. Решать задачи моделирования турбулентных потоков жидкости призваны различные компьютерные инженерные системы.
Примером удачной реализации современных технологий в области моделирования турбулентности жидкостей является ПО ANSYS Fluent. ANSYS Fluent является самым мощным инструментом для вычислительной гидродинамики, позволяющим ускорить и углубить процесс разработки и повышения эффективности любых изделий, чья работа так или иначе связана с течениями жидкостей и газов. Он содержит широкий набор тщательно верифицированных моделей, обеспечивающих быстрое получение точных результатов для самых разных задач гидро- и газодинамики.
Целью данной работы является изучение особенностей построения моделей турбулентности в программном пакете ANSYS FLUENT.

Текст работы:

Исходя из рассмотренного в работе материала, можно сделать вывод о том, что основными моделями турбулентности, используемыми в ANSYS FLUENT, являются:
• k-ε модель. Уравнения движения преобразуется к виду, в котором добавлено влияние флуктуации средней скорости (в виде турбулентной кинетической энергии) и процесса уменьшения этой флуктуации за счёт вязкости (диссипации). В данной модели решается 2 дополнительных уравнения для транспорта кинетической энергии турбулентности и транспорта диссипации турбулентности. Наиболее часто используемая модель при решении реальных инженерных задач. См. также каскадные модели.
• k-ω модель похожа на предыдущую, вместо уравнения диссипации решается уравнение для скорости диссипации турбулентной энергии.
• SST-модель,
• SST-модель является комбинацией k-ε и k-ω моделей турбулентности: для расчета течения в свободном потоке используются уравнения k-ε модели, а в области вблизи стенок — уравнения k-ω модели.
Можно говорить о том, что основным достоинством программного комплекса ANSYS FLUENT является то, что с его помощью можно комбинировать моделирование течения жидкости с решением различных физических задач, к примеру, расчетом механических напряжений, появляющихся в солнечной панели при сильном ветре, моделированием вынужденной конвекции в теплообменных аппаратах или расчетом массопереноса в устройствах смешения и пр.

Заключение:

Гидродинамикой называется один из важнейших разделов гидравлики, в котором исследуются и описываются законы движения жидкости. Знание законов и принципов гидродинамики позволяет исследователям находить разность давлений, необходимую для дальнейшего перемещения данного количества жидкости с конкретной скоростью, а значит, и расход энергетического потенциала на такой процесс, или наоборот – установить точную скорость и расход вещества при известном перепаде напряжений. Основной задачей гидродинамики является определение потерь давления при движении среды в различных условиях. Одним из наиболее эффективных инструментов выполнения данной задачи является моделирование.
В настоящий момент создано большое количество разнообразных моделей для расчёта турбулентных течений. Они отличаются друг от друга сложностью решения и точностью описания течения. Решать задачи моделирования турбулентных потоков жидкости призваны различные компьютерные инженерные системы.
Примером удачной реализации современных технологий в области моделирования турбулентности жидкостей является ПО ANSYS Fluent. ANSYS Fluent является самым мощным инструментом для вычислительной гидродинамики, позволяющим ускорить и углубить процесс разработки и повышения эффективности любых изделий, чья работа так или иначе связана с течениями жидкостей и газов. Он содержит широкий набор тщательно верифицированных моделей, обеспечивающих быстрое получение точных результатов для самых разных задач гидро- и газодинамики.
Целью данной работы является изучение особенностей построения моделей турбулентности в программном пакете ANSYS FLUENT.

Список литературы:

Движение жидкости, наблюдаемое при больших скоростях, называют турбулентный режим движения жидкости. В данном случае в движении жидкости нет видимой закономерности. Отдельные частицы перемешиваются между собой и движутся по самым причудливым все время меняющимся траекториям весьма сложной формы. При ламинарном режиме энергия расходуется только на преодоление сил внутреннего трения между движущимися с различной скоростью соседними слоями жидкости. При турбулентном режиме, кроме этого, значительная энергия затрачивается на процесс перемешивания, вызывающий в жидкости дополнительные касательные напряжения.
В старых теориях о турбулентном режиме принималось, что у стенок, ограничивающих поток, образуется некоторый неподвижный слой, по которому со значительными скоростями движется вся остальная масса жидкости. Наличие данного неподвижного слоя с неизбежностью приводило к неправдоподобным выводам о “разрыве” скоростей, т.е. к такому закону распределения скоростей в поперечном сечении, при котором имеет место внезапное скачкообразное изменение скорости от нуля в неподвижном слое до конечной величины в остальной части потока.
Современные теории турбулентного режима течения базируются на схеме Л. Прандтля, который установил теоретический закон распределения скоростей в поперечном сечении потока . При этом, трудность тщательного изучения законов движения турбулентного жидкости обусловливается прежде всего самой природой данного вещества и особенно сложностью учета сил физического трения, которые оказывают весомое воздействие на ее движение. Из-за огромного количества переменных величин, которые определяют направление жидкости, сложность наблюдаемых при этом процессов и трудности математической формулировки заменяется некоторой упрощенной условной схемой, расчленяющей все движение на отдельные составляющие. Такой план рассматривает поток жидкости состоящим из постоянных элементарных струек.
Иногда для упрощения ученые полагают жидкость идеальной – имеющей постоянную и лишенной вязкости во всех точках плотность. Полученные посредством такого метода уравнения движения идеальной жидкости исправляются в итоге введением соответствующих дополнений и опытных показателей, которые переносятся на реальные элементы и используются для решения конкретных, сложных задач.