Stanovení součinitelů místních odporů s využitím CFD (II)
Jedná se o druhé pokračování série článků zabývajících stanovením součinitelů místních odporů ve vzduchotechnice s využitím počítačové mechaniky tekutin (CFD). Předmětem textu je tvarovka S kus. Článek je určen odborníkům.
1. Řešený případ
Na následujícím obrázku je znázorněn řešený případ.
Obrázek 1 - Řešená tvarovka a rozměry celého modelu
Model je řešen ve 3D. Na obrázku 1 je rozměr celého modelu. Pro výpočet byl použit CFD software FLUENT6.2. V tabulce 1 jsou zadávané okrajové podmínky.
1.1 Okrajové podmínky
| Rychlost na vstupu w [m/s] | 5 |
| Hustota vzduchu ρ [kg/m3] | 1,2 |
| Rozměry potrubí a x b [mm] | 500 x 500 |
| Model turbulence | k-ε, RNG |
| Počet kontrolních objemů | 905 000 |
Tabulka 1 - Okrajové podmínky
Obrázek 2 - Detail zasíťování modelu
1.2 Výsledky výpočtů
Na následujících obrázcích jsou vidět výsledky výpočtů. Na obrázku 3 je vidět rychlostní pole v podélném řezu ve středu potrubí a rychlostní pole v řezech za tvarovkou ve vzdálenostech 0,5 m.
Pro znázornění rychlostního pole bylo pro přehled použito jednotného měřítka (0 - 12 m/s).
Obrázek 3 - Rychlostní pole v podélném řezu ve středu potrubí a v řezech
1.3 Stanovení součinitele místní ztráty
V tabulce 2 je uveden rozdíl tlaků na vstupu do potrubí a na výstupu a zároveň vypočítaný součinitel místní ztráty ξ [-]. V dalších sloupcích je pro porovnání uveden součinitel místní ztráty z různé literatury. Při výpočtech byl brán zřetel i na tlakovou ztrátu třením.
| Případ | Re [-] | rozdíl pcelk[Pa] | ξ [-] | ξ [L1] [-] (zdroj L3) |
ξ [L2] [-] |
ξ [L3] [-] |
|---|---|---|---|---|---|---|
| S-kus | 167 654 | 54,73 | 3,32 | 4,18 | 2,1 | 4,18 |
Tabulka 2 - Rozdíl celkových tlaků na vstupu do potrubí a na výstupu, součinitel místní
ztráty a porovnání s literaturou
1.4 Hodnocení
Rychlost v podélném řezu, jak je vidět na obrázku, dosahuje za ohybem rychlosti více než 11 m/s. Součinitel místní ztráty je nejnepříznivější. Proudění navíc není ustálené, dochází k pulzaci proudu vzduchu.
(kliknutím spustíte animaci)
(kliknutím spustíte animaci)
(kliknutím spustíte animaci)
Práce vznikla za podpory programu MŠMT výzkumné záměry, č. MSM 6840770011
2. Použitá literatura
[1] ASHRAE Handbook 2001 Fundamentals, 2001, ASHRAE, Atlanta. ISBN-1-883413-87-7
[2] Recknagel, Sprenger, Schramek: Taschenbuch fur Heizung und Klimatechnik
[3] И. Е. Идельцик, 1960, Справоцник по гидравлицескимсопротивлениям