文摘

在这项研究中,我们打算研究稳态和层流粘性流体通过一个圆柱体的两个平行板间固定的长宽比1:从圆柱半径5通道的高度。二维不可压缩流体流动问题一直是模拟利用COMSOL多重物理量5.4实现了有限元的程序。流模式将追究利用雷诺数从100年到1000年。回贴的长度形成的圆柱和阻力时,流体与前面罢工柱体表面表达的雷诺数。我们建议计算速度和之前和之后的压力缸。为此,两行图前后缸将检查气缸速度和压力的影响。发现百分比变化前的速度以及压力缸后改变他们的行为在Re = 700。这项研究很重要,因为经验方程涡形成沿长度之间的气缸使用线性回归这一研究获得的过程可以用于未来的实现。

1。介绍和文献综述

当液体与任何材料属性与任何类型的圆柱体罢工或任何形状的障碍,再循环的形成(1- - - - - -3)的障碍通常发生。复杂的自由运动包围的圆筒包装的流(4,5]。在考虑这种类型的问题时,那么一件事可以讨论的更严格,由这些阻力应用循环缸。已经有了一些研究像观察等的压力6,7)和其他研究升力。,the resistance to flow caused by friction factor of obstacles [8]。不同的研究可用于流与不同的方法(通过圆柱9- - - - - -11),主要讨论了升力和阻力的力量在一定范围内。研究涡旋脱落、速度场和圆柱附近的压力,当流体进入任何区域接受很多计算流体动力学领域的重要性。由于这一事实,流体通过圆筒已广泛应用在冷却塔,热丝风速计,核反应堆和燃料棒。许多研究人员已经把他们最好的努力,用不同的数值措施分析流体流经圆柱体。

Golani和Dhiman13)使用有限体积方法,讨论了流体流动和传热通过一个通道封闭的循环障碍50 - 180的雷诺数范围。他们发现升力和阻力系数以及脱落频率与雷诺数的增加增加。Rashidi et al。14]研究了涡结构和其他流动参数的磁场保持流过两个并排圆柱间距比的1.6到4斯图尔特的帮助下从0到5和修复的雷诺数为100人。他们发现涡的形成可以看到附近的圆柱,和涡的长度可以减少磁场时采取行动。此外,一个关键的Stuart数量被发现通过气缸阻力最小的地方。Faycal et al。15)通过多重网格加速应用有限体积法研究双边lid-driven腔由一个圆柱形状的中心通道和测试采用流雷诺数从100年到1500年。发现当雷诺数增加1500,后方的旋涡形成的通道回缸。老人(16),而观察气流通过屏幕安装在矩形通道,派生出之间的关系的解决方案被称为渐近分析的数值计算stream-wise速度涉及小屏幕的倾向。Hauke和休斯17)派生的一般伽辽金方法的最小二乘有限元方法解决可压缩和不可压缩流体流动问题。Memon et al。18)三个屏幕用于矩形通道分析流体的行为耗尽市场工具COMSOL多重物理量5.4和建立阻力是减少通过改善屏幕的角度变成顺时针方向。Memon et al。19)使用不同的屏幕的阻力系数值优化流体速度通过屏幕使用有限元素软件COMSOL多重物理量5.4。通过这种方式,从20.- - - - - -22),不同的研究人员使用不同的方法保持忙碌的寻找流动行为通过不同的障碍圆形或非圆形有不同的方法。考虑到血卡森流体,磁流体动力学的影响(23经历)是在解决部分偏微分方程通过拉普拉斯和有限的汉克尔变换。影响测试显示,使用分级模型带来了巨大的变化,与普通模型相比,磁场的影响下降血液中粒子的流量以及磁性粒子。为了比较,AB分数导数和Caputo-Fabrizio导数技术(24)应用到广义卡森流体在自由对流的情况下含有的热量生成和一级化学反应。与这两种方法,得出的结论是,粒子的速度获得相同的单位时间和速度不同的增强。在[25),广义达西模型被用来检查吻合的影响,船抑制,总流态通过网络上的障碍。使用相似变换(26),在两平行板之间,一个不稳定挤压nanofluid被观察到。质量和能量方程的控制方程被用来模拟问题。提出了一种研究[27)与基于气道树导纳的方法来研究这个问题。这种方法是有别于传统的量化,基于整体阻抗使用块参数模型,并应用于一个矩阵由另外的气道整个进行支气管树的一部分。研究的关键发现展示当地在气道阻塞的位置和强度可以影响整个以及区域通风从而导致受损的气体交换。一个数值方法应用命名scale-3 Haar小波(28]研究热辐射的影响两平行板之间存在的磁场效应。收敛性分析研究表明,误差可以最小化通过增加分辨率级别为零。使用小波搭配过程,分析了非对称信道的物理特性不稳定由于热量分布和nanofluid流的传播29日]。讨论了速度和温度资料的体积分数、膨胀比和雷诺数。nanofluid流过的热传输的特点,讨论了非对称信道(30.]。三个主要的算法被应用于控制偏微分方程在矩形通道开发仿真。讨论了速度和温度资料的雷诺数和体积分数除了膨胀比。

在当前的研究文章,长期有效,牛顿层流通过圆柱将讨论。的回贴长度两个漩涡形成的油缸将讨论雷诺数的条款。最后,与线性回归的放大过程中,雷诺数之间的关联被称为经验方程和回贴长度将被发现。它从来没有做在前面的研究文章。方向的速度场大小和之前和之后的压力缸将通过线图。平均值的变化百分比流体的速度和压力缸前后的变化百分比公式将盈亏的雷诺数。最后,柱体表面阻力在前面将表达的雷诺兹。这样做之后,我们将做一些结论点。

2。方法

2.1。几何图形的几何结构和啮合

务实的示意图如图频道1。渠道的长度是4米,高度为1米。的长宽比圆柱的半径作为通道的高度 。平均速度的大小介绍了根据雷诺数从左边通道的入口开始充分发展流动而零压力被认为是通过的通道。上下墙以及圆的边界被认为是固定的含义滑移边界附近避免粘性效应的边界。

英吉利海峡在观察网状成小三角元素。大约2880个元素用于分解整个域最小和平均质量元素0.633和0.9081,分别得到准确的结果。图2描绘了啮合。

2.2。控制方程

考虑下,流体流动问题是稳态,牛顿,不可压缩和层流。阐明了控制方程采用边界条件通过使用商业软件COMSOL多重物理量 ;看到程序图3。已经许多年,偏微分方程的系统由动量守恒定律和质量服务了解复杂的流动行为领域的流体动力学。让和流体速度的组件方程(1和2)一起被称为navier - stokes方程:

方程(1用向量形式。我们将把它们写在组件形式与无量纲形式如下(31日]:

如果和空气的密度和粘度则在这个问题上,我们有什么

通道的上下边界,包括圆柱的表面被认为是墙的问题。此外,完成粘性影响的墙壁,我们会应用滑移边界条件的定义如下: 在哪里 速度场的法向量 。

验证我们的数值结果,我们匹配结果的渐近解产生的长者(4]而感知气流涌通过屏幕插入矩形通道。屏幕状态可以定义如下: 在哪里 在哪里 迹象显示了上游和速度下游信号显示速度。老人(4),导出以下关系是屏幕连接的角度: 在哪里和阻力系数和折射系数,分别和y是垂直的长度。实现可靠的结果后,我们将决定我们的经验方程,运用线性回归的过程。如果最适合线性(9)可以被定义 在哪里和可以由公式如下:

让气缸之前任何参数的初始值,通过气缸 ,然后在数学上我们可以确定盈亏比例的公式如下:

在这里,也平均值呈现速度场的平均值大小或压力缸。同时,展示的平均值速度大小或后汽缸压力。公式(11)经常被用来发现数量的百分比变化从初始状态到最终状态。我们写公式(12)更清楚

3所示。验证和比较与渐近解

致力于讨论数值结果之前,我们需要比较我们的结果与1959年渐近解由长者而感知通过矩形通道的渐近解拟合与固体屏幕倾斜管的中间。方程(9)定义了老人的发现,左边的项是计划通过数值逼近和右手分析观察。图4显示了stream-wise速度计算的出口通道与屏幕边界条件没有缸,和图5是由于缸。它显示我们的方法是一个很好的观察和比较与渐近解在低和高雷诺数。在方程(14),速度场U是数值计算的有限元程序。所有其他参数都 , ,和 。

相同的代码也检查验证评估水动力学流的阻力系数通过圆柱(32- - - - - -34)(见图6)。似乎最大百分比误差结果的准确性 。

4所示。结果和讨论

通过有限元方法计算结果通过COMSOL多重物理量5.4得到遵守牛顿层流空气在圆柱体的存在35,36)的帮助下无量纲雷诺数从100年到1000年。在这里,我们要讨论结束时形成的回贴长度的圆柱体,透过速度场的简化模式,应用缸的阻力。当任何类型的流体通过气缸,平均流量(平均速度)的液体是增加和平均压力减少。观察现象,我们发现速度大小以及压力缸通过前后两行l₁和l₂前后汽缸分别如图7。

4.1。回贴长度和阻力

在热力学领域,特别是对于生产热交换器、障碍往往是用于通道创建漩涡有一定长度回贴。回贴长度负责放慢速度场域大小和增加温度分布。streamlined速度场可视化图的配置8。表明在Re = 100,没有回贴的圆柱体的边界。然而,在Re = 200,可视化,两个漩涡或回贴长度形成正确的气缸的前面。同时,通过增加雷诺数从200年到1000年,两个漩涡的长度与雷诺数的增加不断增加。在图的Re = 10006,可以看到两个等大的大漩涡。我们确定,回贴的长度或漩涡是雷诺数的函数,随雷诺数的增加(见图9(一个))。使用线性回归的过程中,我们可以确定的经验方程可以表达的长度漩涡的雷诺数和未来可用于练习。

流体进入该地区,罢工与圆柱的表面力有两个组件,比如升力和阻力的力量。基本上,阻力给出的公式如下: 在哪里 , ,和阻力系数、面积和速度的流体,流体与圆柱体的前表面引人注目。

我们可以确定阻力COMSOL多重物理量5.4通过集成的总压力y方向在汽缸的前面。图通过图9 (b)显示了阻力在前面增加雷诺数圆柱表面。阻力具有直接与雷诺数的关系,揭示了消息,随着雷诺数的增加,阻力也增加。

4.2。速度场和压力

在这个阶段中,我们将描述的方向速度场以及圆柱前后的压力。为了这个目的,我们画两条线前后距离相等的圆的圆和确定速度大小以及压力的数值程序通过COMSOL多重物理量5.4。在图10,我们发现速度大小在1号线圆和线2圈后,扣除,中间的通道的流量是最小值。是显示惊人的后的流体循环障碍,流体损失是权力和减缓,因此涡可以看到。

数据(11日)和11 (b)代表流体的流量的百分比变化之前缸后,分别。很明显,平均速度V的变化_av增加与雷诺数的增加Re = 700,那么减少直到Re = 1000。可能速度场,压力也逐渐减少,当流体通过气缸。在图12,压力线1和2是Re = 100计算,500年和1000年,这表明中间的通道的压力是最大的。同样清楚的是,随着雷诺数的增加,压力也增加的差异。所以,当液体在油缸是失去权力为特定的雷诺数,压力减少,变得消极。在图12 (b),我们计算百分比增加前的平均压力缸后,和图形显示,随着雷诺数的增加,增加会减少Re = 700,最低Re = 700。

5。结论

有限元法程序已应用于离散化得到动量方程和连续性方程的数值解不可压缩流体通过圆柱使用矩形通道嵌入式雷诺数从100年到1000年的长宽比1:从气缸的直径5的高度通道。形成的涡流长度在缸前,阻力与雷诺数有关,速度场取向,提出通过精简前后压力模式和图形。取得的数值结果与无症状的老人提供的解决方案(4]。从我们的问题,我们可以描述以下几点:(36]、[37- - - - - -39](1)正面上的阻力的圆柱体与雷诺数的增加增加。(2)在稳态流,两个漩涡可以看到最后的边界圆柱,漩涡的长度是雷诺数的函数和雷诺数增加而增加。涡相关实证方程雷诺数的长度是由使用线性回归。(3)速度大小是失去权力而通过气缸,和平均速度的增量与雷诺数的增加提高了Re = 700,然后下降。(4)之前和之后的压力缸下降;因此,之前的平均压力的增加降低到700,然后增加缸后,除非Re = 1000。

数据可用性

没有数据被用于这项研究。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究是由蒙国王科技大学北曼谷合同号。kmutnb - 64 - 48。