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lazycat0315銀蟲 (小有名氣)
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[求助]
在fluent中如何判斷管內(nèi)流動(dòng)是湍流還是層流？ 已有7人參與
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| 現(xiàn)在做的是管內(nèi)流動(dòng)，由于課本中的雷諾數(shù)也是由方程推導(dǎo)出來(lái)的，所以想請(qǐng)教一下各位大神，在fluent中查看計(jì)算結(jié)果的時(shí)候有沒(méi)有一個(gè)參數(shù)或是幾個(gè)參數(shù)能夠比較準(zhǔn)確的辨識(shí)出流動(dòng)的性質(zhì)呢？ |
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【答案】應(yīng)助回帖
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這問(wèn)題提的，或許就是很多使用fluent的人的普遍心態(tài)吧。 先回答問(wèn)題： fluent只是工具，沒(méi)有靈魂。所以不能判斷什么情況是層流或湍流，不但如此，它還需要你在求解之初就要明確指定使用的粘性模型/湍流模型，也就是說(shuō)，湍流/層流，是你告訴fluent的，而不是通過(guò)他的結(jié)果可以看出來(lái)的。 稍微展開一下， 為什么會(huì)有層流和湍流的數(shù)值模型？其實(shí)如果用高階插值離散的話（如dns），是不需要理會(huì)湍流模型的，加入擾動(dòng)慢慢算，湍流自然就發(fā)展出來(lái)了，但目前fluent由于離散時(shí)的精度不夠高，還沒(méi)法做到這一點(diǎn)，于是只能人為的加入湍流粘性（相當(dāng)于把這部分?jǐn)_動(dòng)作為一個(gè)結(jié)果告訴fluent，以源項(xiàng)形式加入了ns方程的求解），以求“算”出湍流的數(shù)值結(jié)果。 再進(jìn)一步，為什么流動(dòng)會(huì)分層流/湍流？其實(shí)如果仔細(xì)去看流體力學(xué)書的話，就應(yīng)該知道，從控制體推導(dǎo)ns方程的時(shí)候，可沒(méi)有假設(shè)當(dāng)前是層流或湍流的，也就是說(shuō)NS方程本身是普適的。話說(shuō)回來(lái)，雖然NS方程時(shí)普適，但他作為一個(gè)非線性偏微分方程，其性質(zhì)卻并不“單純”，簡(jiǎn)單的說(shuō)，偏導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的系數(shù)是速度的函數(shù)，在速度比較大的時(shí)候，方程對(duì)初邊值的擾動(dòng)將非常敏感，一點(diǎn)小小的擾動(dòng)就會(huì)讓系統(tǒng)失去原先的平衡態(tài)（層流），以進(jìn)入一個(gè)新的狀態(tài)（轉(zhuǎn)捩為湍流）。 第三點(diǎn)，擾動(dòng)從哪里來(lái)？ 大體上，擾動(dòng)來(lái)自兩個(gè)方面，1、對(duì)真實(shí)問(wèn)題物理化時(shí)的簡(jiǎn)化。比如你認(rèn)為來(lái)流是均勻速度分布的1m/s，但現(xiàn)實(shí)速度卻很可能是1m/s上下浮動(dòng)1%的速度，那么這1%就是擾動(dòng)；比如你建的模型畫的網(wǎng)格里面壁面是理想平整的，但粗糙度卻不依賴于人的主觀意志而存在。2、一些其他的不可控因素，比如現(xiàn)實(shí)中地球不是正圓且一直在自轉(zhuǎn)，g不是常數(shù)，比如有個(gè)人剛好從你的實(shí)驗(yàn)裝置邊上走過(guò)，剛好有個(gè)人說(shuō)了句話聲波作為一個(gè)擾動(dòng)傳到了你的目標(biāo)流場(chǎng)里面，等等等等。 最后說(shuō)一句，曾有文章表明，有人在實(shí)驗(yàn)室里面，嚴(yán)格控制各種擾動(dòng)，可以使得管道流動(dòng)在RE數(shù)達(dá)到10^5（具體數(shù)值忘了）時(shí)，流動(dòng)仍是層流。 |
12樓2015-10-30 08:53:25
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3樓2014-08-23 01:21:14
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5樓2014-08-25 14:49:15
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6樓2014-08-25 19:51:06
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7樓2014-08-25 20:00:22
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好多時(shí)候我也再為層流和湍流困惑，簡(jiǎn)單的圓管流應(yīng)該可以用雷諾數(shù)來(lái)判斷 但涉及到有些近似為圓管結(jié)構(gòu)的流動(dòng)時(shí)遇到疑問(wèn)，比如我在另外一個(gè)求助帖提到過(guò)的波紋管流，根據(jù)流速和管徑計(jì)算得雷諾數(shù)比較低，按理說(shuō)應(yīng)該是層流，但是水流經(jīng)過(guò)波紋附近會(huì)遇到擾動(dòng)，局部來(lái)說(shuō)應(yīng)該存在紊流，這種情況有人建議我用湍流模型計(jì)算。 但是看到過(guò)有類似文獻(xiàn)選擇層流模型，故而有點(diǎn)困惑 |
8樓2014-08-26 00:09:55
我是木小哈
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【答案】應(yīng)助回帖
| 分內(nèi)部和外部流動(dòng)以及自然對(duì)流三種，然后再根據(jù)不同公式計(jì)算雷諾數(shù)或者ra/pr比值，最后參照臨界數(shù)得出結(jié)論。具體可參考http://wenku.baidu.com/view/27cbaaff7c1cfad6195fa729.html，第五頁(yè) |
9樓2014-12-09 16:54:17
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