- •ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ЖИДКОСТИ
- •1.1. Структура дисциплины
- •1.2. Общая постановка задач
- •1.3. Основные физические свойства жидкостей и газов
- •1.4. Модели жидкостей и газов
- •1.5. Силы и напряжения, действующие на жидкий объем
- •1.6. Режимы течения
- •1.7. Динамический пограничный слой
- •2.1. Абсолютное и относительное равновесие жидкости
- •2.3. Основное дифференциальное уравнение статики жидкостей и газов
- •2.4. Основная формула гидростатики
- •2.5. Сила давления жидкости на плоскую стенку
- •2.6. Закон Архимеда
- •2.7. Равновесие газов. Международная стандартная атмосфера
- •3.1. Основные определения кинематики
- •3.2. Методы исследования движения жидкости и газа
- •3.3. Уравнение неразрывности потока
- •3.4. Скорость движения жидкой частицы
- •4.1. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости в форме Эйлера
- •Граничные и начальные условия
- •4.3. Уравнение количества движения
- •4.4. Уравнение момента количества движения
- •4.5. Уравнение Бернулли
- •4.6. Уравнение Бернулли для элементарной струйки вязкой жидкости
- •5.1. Потери на трение (потери по длине)
- •5.2. Местные гидравлические сопротивления
- •5.3. Истечение жидкости из отверстий и насадков
- •5.3.2. Истечение жидкости через затопленное отверстие (истечение под уровень)
- •5.3.3. Струйная форсунка
- •5.4. Гидравлический расчет трубопроводов
- •5.4.1. Простой трубопровод
- •5.4.2. Сложные трубопроводы
- •5.4.3. Трубопровод с насосной подачей жидкости
- •6.1. Анализ размерностей
- •6.2. Физическое подобие. Критерии подобия
- •7.1. Механизм потери устойчивости ламинарного течения
- •7.2. Пульсационное и осредненное движение потока
- •7.3. Дополнительные (кажущиеся) турбулентные напряжения
- •7.4. Полуэмпирическая теория пути перемешивания
- •8.2. Численный эксперимент
- •Рис 8.3. Отрывные и безотрывные диффузоры
- •Конструктивные особенности ГС-3М
- •Технические данные гидростенда
- •I. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА ЖИДКОСТИ
- •Теоретические основы эксперимента
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета
- •Список использованных источников
- •Теоретические основы эксперимента
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы
- •Теоретические основы эксперимента
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы к работе
- •Теоретические основы эксперимента
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отсчёта
- •Контрольные вопросы к работе
- •Теоретические основы эксперимента
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отсчёта
- •Контрольные вопросы
- •Теоретические основы эксперимента
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отсчёта
- •МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 8
- •Составители: В.Н. Белозерцев, В.В. Бирюк, Е.А. Рамзаева
- •Теоретические основы работы
- •Описание лабораторной установки
- •Методика проведения эксперимента
- •Обработка результатов эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Построение трубки Вентури в программе Компас-График
- •Замечание: для точного моделирования образования пузырьков пара их роста, распада и обратного перехода в воду необходимо применять нестационарный расчёт. При таком допущении может наблюдаться картина кавитации, несколько отличающаяся от реальной.
- •2.2. Включите многофазную модель с эффектами кавитации:
- •Рис. В.10.25. Выбор k-ε в качестве модели турбулентности
- •Выберите из базы данных FLUENT материалы для двух фаз: воды и водяного пара:
- •Войдите в базу данных, нажав кнопку «Fluent database...».
- •Проверим объёмное содержание второй фазы.
- •В панели «Boundary Conditions» (Граничные условия) выберите vapor (пар) из списка «Phase» (Фазы) и нажмите «Set...». Оставьте по умолчанию «Volume Fraction» (Объёмное содержание) равным 0.
- •3.2. Отображение невязки при решении:
- •3.3. Определение решения от давления на входе:
- •Нажмите «Init» для определения решения.
- •В опциях отметьте «Filled» (Заливка). Уровень градиента цветов «Levels» установите 100.
- •При необходимости пересчет численных значений проводится нажатием кнопки «Compute» (Подсчитать).
- •Гидростатика
- •Кинематика и динамика жидкости
- •Рейтинг по основам механики жидкости
Рис. В.10.35. Установка значения давления на выходе и модели турбулентности
Под надписью «Gauge Pressure» (Избыточное давление) введите 111016 Па. Остальные параметры аналогично зоне «inlet».
Проверим объёмное содержание второй фазы.
В панели «Boundary Conditions» (Граничные условия) выберите vapor (пар) из списка «Phase» (Фазы) и нажмите «Set...». Оставьте по умолчанию «Volume Fraction» (Объёмное содержание) равным 0.
3. Решение 3.1. Установите параметры решения:
Solve - Controls - Solution...
Установите следующие значения подрелаксационных факто-
ров «Under-Relaxation Factor»:
для «Pressure» (Давление) – 0,4; для «Momentum» (Импульс) – 0,4;
для «Turbulence Kinetic Energy» (Кинетическая энергия турбу-
лентности), «Turbulence Dissipation Rate» (Степень турбулентной диссипации), и «Turbulent Viscosity» (Турбулентная вязкость) – 0,5.
283
Рис. В.10.36. Специальные параметры решения
Новая модель кавитации FLUENT имеет ряд преимуществ перед предыдущей. Она более сложна, но даёт более точные результаты. В более сложных случаях с высокими перепадами давления или значительным отношением плотностей жидкости и пара возможно понадобится снизить подрелаксационные факторы до
0,1-0,2. Для «Vaporization Mass» (Масса испарения) советуют ис-
пользовать подрелаксационный фактор равный 0,1; хотя для этой переменной можно применять значения от 0,001 до 1 при необходимости.
Под надписью «Discretization» (Дискретизация) выберите
«Linear» (Линейная) в списке «Pressure» (Давление) и «SIMPLEC» в списке «Pressure-Velocity Coupling» (Расчёт Давление-Скорость).
3.2. Отображение невязки при решении:
Solve - Monitors - Residual...
284
Рис. В.10.37. Параметры сходимости решения
Измените критерий сходимости для «continuity» (неразрывность потока) на 10-7 для повышения точности. Остальные критерии сходимости (кроме «vf-vapor») примите равными 10-5. Отметьте флажком «Plot» (Отображать) под надписью Options (Опции) и нажмите OK.
3.3. Определение решения от давления на входе:
Solve - Initialize - Initialize...
Рис. В.10.38. Инициализация начального решения
Выберите «inlet» в списке «Compute From» (Решать от).
В разделе «Reference Frame» (Система отчёта) выберите
«Absolute (Абсолютная)».
285
Нажмите «Init» для определения решения.
3.4.Сохраните файл настроек (*.cas): File - Write - Case...
3.5.Начните расчёт требуя 2000 итераций: Solve - Iterate...
Рис. В.10.40. Задание количества итераций решения
Для начала расчета нажмите кнопку «Iterate». С помощью этого окна процесс решения можно прервать или продолжить с определенного шага.
Рис. В.10.41. Процесс решения задачи
286
Рис. В.10.42. Отображение сходимости решения в консоли
3.6. Сохраните решение в файл данных (*.dat): File - Write - Data...
4. Последующая обработка и вывод результатов на экран 4.1. Отразим изображение относительно оси:
Display - Views...
Определим ось симметрии для отображаемого объекта: выби-
раем «axis».
Рис. В.10.43. Окно управления видами модели
4.2. Отобразим результаты в виде полей:
Display - Contours...
287