Volupe logo

Blog berichten Volupe

Poreuze baffles binnen Simcenter STAR-CCM+

Welkom bij de eerste Volupe blog post van dit jaar, deze week hebben we zal kijk dieper in poreuze schotten. Een pofous baffle is een model met één geheel dat wordt gebruikt om stroming te modelleren en te simuleren door een dun poreus geometrie, bijvoorbeeld een geperforeerde plaat, een poreus membraan of een draadzeef. Een poreuze baffle is tweedimensionaal (geen dikte), wat betekent dat noch de geometrie noch de stroom binnen de dun poreus geometrie is opgelost. Door de juiste poreuze baffle eigenschappen in te stellen, zoals poreusheid en weerstandsparameters, kunt u vastleggen essentieel stroomkarakteristieken zoals drukval en stroomrichting zonder vermazing en oplossend voor dit dunne poreuze gebied. 

Definities van de keerschot eigenschappen 

Wanneer u uw interface als een poreuze baffle hebt gedefinieerd, zult u zie de interface boomstructuur kijkend als op de foto hieronder.  

op schuifspanning gebaseerde poreuze baffle

De drie fysische parameters voor een poreuze baffle zijn: 

  • Poreusheid - Een waarde tussen 0 en 1, waarbij de coëfficiënt aangeeft hoe open het stromingstraject door de baffle is. Dit betekent dat 1 een volledig open kanaal is (bij een volledig open kanaal wordt er geen wandschuifspanning uitgeoefend).
  • Poreuze traagheidsweerstand - De coëfficiënt die de traagheid beschrijft wanneer fluid probeert te versnellen of te vertragen.
  • Poreuze viskeuze weerstand - De coëfficiënt die de viskeuze effecten op een fluid deeltje beschrijft, hetzij door wrijving van een ander fluid deeltje of van een wand. 

Noot betreffende porositeitWanneer Bij steady state simulations heeft de porositeit geen invloed op de drukval over het baffle, maar bij transient simulations heeft de porositeit wel invloed op de drukval. In het artikel van Siemens over hoe de porositeit de drukval over een poreus schot beïnvloedtwordt dit meer in detail beschreven. In poreuze gebieden tde porositeit is hoofdzakelijk gebruikt voor de berekening van de oppervlaktesnelheid, dus voor poreuze schotten wordt het gebruikt voor het berekenen van de warmte- en massaoverdracht.  

Hoe? bereken weerstandsparameters

De vergelijking van de weerstanden met de drukval voor een poreuze baffle is 

vergelijking van poreuze schotten

die eruit ziet vergelijkbaar met de vergelijking voor poreuze gebieden 

poreuze regio vergelijking

De coëfficiënten alpha en betain de poreuze baffle vergelijking, staan voor de poreuze inertie weerstand en poreus respectievelijk viskeuze weerstand. Vastgemaakt aan het Siemens artikel over hoe poreuze coëfficiënten te berekenen, daar is een Excel blad waar kunt u de coëfficiënten berekenen dus zij overeenkomen met uw experimentele gegevens. Thij eerste tabblad van de plaat is voor het berekenen van coëfficiënten bij gebruik van poreuze gebieden, en het tweede lipje is voor poreuze keerschotten.

Nota betreffende poreus baffle-eigenschappenBij het toekennen van waarden aan de poreus keerschot eigenschappen, dient te worden opgemerkt dat alle coëfficiënten, porositeit en weerstandsparameters, mogen niet nul. Als alle waarden nul zijn, kan de oplosser minder stabiel worden. 

Schuifspanning of resistentiebasis schotten 

Er zijn twee verschillende soorten poreuze schotten, gebaseerd op schuifspanning en weerstand. De standaardbehandeling is afschuifspanning gebaseerddie zou moeten zijn gebruikt als de snelheden aan de twee kanten van de baffle verschillend zijn. Dit type baffle is vaak gebruikt wanneer de stroom stroomopwaarts van de baffle is meestal tangentieel aan de baffle oppervlak. Voor dit type van keerschot tzal de stroom stroomafwaarts loodrecht op de baffle. Voor turbulente stromingen is deze optie geschikt indien de turbulentie een schaal heeft die bij het keerschot sterk afneemt. 

De foto hieronder toont een simulatie van de stroming gaat van links naar rechts, met periodieke grenzen op de bodem en het dak van het kanaal. In deze simulatie wordt een op schuifspanning gebaseerde poreuze baffle bevindt zich in de midden die de stroom in normale richting leidt stroomafwaarts. 

poreus schot gebaseerd op schuifspanning

Als de baffle wordt verondersteld enkel een drukverlies te creërenmet behoud van de stroomrichting de behandeling met poreuze schotten op basis van weerstand kan worden gebruikt. Met deze behandeling zullen er tangentiële weerstanden kunnen worden gespecificeerd, zoals in de onderstaande afbeelding. 

weerstandsgebaseerde poreuze baffle

De tangentiële weerstanden op nul zetten zal de energie in de tangentiële richting behouden en de stroom naar een richting hebben die niet uitgelijnd is met de normaal van de baffle. Zie onderstaande afbeelding voor de resultaten van de simulatie van het vorige voorbeeld, maar dan met resistentiebasis behandeling met nul tangentiële weerstand.

poreuze baffle weerstand gebaseerd

De resistentiebasis baffle is vaak gebruikt bij het modelleren van open baffles waar de stroomopwaarts stroom is hoofdzakelijk normaal aan de keerschotVoor turbulente stromingen is deze optie geschikt indien de gaten in het schot zodanig zijn dat hun karakteristieke lengte vergelijkbaar met de lengteschaal van de turbulentie. 

 

Wij van Volupe hoop dat je een goed begin van het nieuwe jaar, en dat u genoten heeft van deze blog post. Als u vragen heeft over poreuze schotten of andere soorten simulatieneem dan contact met ons op via support@volupe.com. 

Auteur

Christoffer Johansson, M.Sc.
support@volupe.com
+46764479945

Christoffer Volupe

 

 

 

 

 

 

 

Meer blogberichten

nl_BEDutch