Результаты fluent

Для режимов конвективного течения масла и воды во FLUENT получаются похожие результаты.

Рис. 32. График зависимости средней кинетической энергии от времени при разной мощности нагрева для масла (FLUENT)

Р

Рис. 33. График зависимости средней кинетической энергии от времени при разной мощности нагрева для воды (FLUENT)

исунки 32 и 33 иллюстрируют изменение кинетической энергии со временем при разной мощности нагрева для масла и воды. График для масла показывает, что периодическое колебание кинетической энергии происходит на высоких частотах – признак влияния мелкомасштабных структур, частота возникновения которых высока.

График для воды показывает, что колебания происходят с низкочастотными пульсациями, связанное с течением основного потока конвективной ячейки.

Сравнение результатов cfx и fluent с результатами эксперимента

В эксперименте были получены следующие значения частот генерации мелкомасштабных структур для масла при разной мощности нагрева.

P, Вт	5,7	10	15	20,3	26,3	30	35	40	45
ν, 1/с	0,068	0,113	0,146	0,179	0,211	0,246	0,282	0,288	0,314

Можно сравнить результаты эксперимента с результатами, полученными в CFX и FLUENT.

И

Рис. 35. Изменение частоты генерации мелкомасштабных структур ν от мощности нагрева в т А от мощности нагрева Р

з графика, представленного на рисунке, видно, что значения частоты генерации мелкомасштабных структур, полученных в CFX и FLUENT, являются схожими. А экспериментальные данные хорошо согласуются с численными данными при малых мощностях нагрева и существенно различаются при высоких мощностях. Это объясняется тем, что с ростом нагрева реальное течение, исследуемое в эксперименте, теряет осесимметричность, а в двумерных расчетах мы навязываем условие осесимметричности. Таким образом, нужно переходить к трехмерным расчетам и искать механизм который обуславливает отличие осесимметричного случая и трехмерного, при этом в эксперименте необходимо проверить существование низкочастоных колебаний кинетической энергии основного течения.

Р езультаты решения задачи вынужденной конвекции

Были проведены расчеты для модели цилиндрического слоя жидкости со стоком в центре. Радиус модели составляет 20 см, толщина слоя – 20см, радиус области стока жидкости – 2см.

В случае стока жидкости в центре модели, устанавливается режим течения, схематически изображенный на рис. 36.

Н

Рис. 36. Схематичное изображение области моделирования

а рисунках 37 и 38 представлены мгновенные поля скорости течения в радиальном сечении в разных программных пакетах.

Рис. 37. Мгновенное поле скорости и векторное поле течения в радиальном сечении (скорость стока равна 0,04 м/с) во FLUENT

Рис. 38. Мгновенное поле скорости и векторное поле течения в радиальном сечении (скорость стока равна 0,04 м/с) в CFX

Были проведены расчеты для разных режимов течения с вариацией скорости стока (м/с): 0,01, 0,02, 0,04, 0,08, 0,16.

Нашей целью в данной постановке является определение наличия вихревых движений в слое жидкости. Для того чтобы выявить возникновение вихревых движений в зоне стока, были изучены поля азимутальной компоненты скорости в радиальном сечении. Результаты для всех режимов течения показали, что азимутальная компонента скорости во всем сечении равна нулю. Таким образом, в осесимметричной постановке задачи в неподвижном слое жидкости вихревые движения не возникают. Это означает, что это явление имеет трехмерную природу и нужно переходить к трехмерным расчетам для изучения вихревых движений в неподвижном слое жидкости.