Numerical simulation of unsteady flow of a viscous incompressible liquid in flat channels of arbitrary shape of heat exchangers
| Jazyk: | ukrajinština |
|---|---|
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: |
нестаціонарна течія
в’язка нестислива рідина рівняння Нав’є-Стокса метод адаптивних сіток flat channels Poisson equation рівняння Пуассона Physics::Fluid Dynamics viscous incompressible fluid numerical modeling чисельне моделювання adaptive mesh method теплообмінний апарат Navier-Stokes equations heat exchanger unsteady flow плоский канал |
| Zdroj: | Ventilation, Illumination and Heat Gas Supply; Vol. 34 (2020): Ventilation, Illumination and Heat-Gas Supply; 41-55 Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання; Том 34 (2020): Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання; 41-55 |
| ISSN: | 2409-2606 2664-5769 |
| DOI: | 10.32347/2409-2606.2020.34 |
| Popis: | Reasonable development and creation of any device in which there is an interaction between the fluid flow and the elements of the flow parts (for example, heat exchangers, transport and power machines, main pipelines), is impossible without detailed information about the characteristics of the flow, about the forces on the surfaces that are around, about vibroacoustic phenomena, etc. Among the various methods of obtaining information about the characteristics of the flow, about the forces on surfaces that are flown around, about vibroacoustic phenomena, an important role is played by theoretical methods that rely on the equation of hydrodynamics and numerous ways to solve them. In this case, the main efforts are aimed at solving the system of Navier-Stokes equations. In this paper, a general method is described for the numerical solution of the problem of unsteady flow of a viscous incompressible fluid in flat channels of an arbitrary shape of heat exchangers. An effective solution to the problem is achieved by using adaptive networks. The mathematical model of the flow is based on the two-dimensional Navier-Stokes equations in the variables "flow function - vortex" and the Poissonequation for pressure, which are solved on the basis of the finite-difference method. A numerical simulation of the fluid flow in a flat curvilinear elbow is carried out at the Reynolds number Re = 1000. This form reflects the most characteristic features of the flow paths of various hydraulic machines, heat exchangers, hydraulic and pipeline systems. The presentation of the numerical results was carried out on the basis of the VISSIM graphic processing package. One of the main problems (difficulties) in the numerical solution of problems of mathematical physics is the representation of boundary conditions for regions of arbitrary shape. The implementation of various artificial methods that are now used in the approximation of both the curvilinear boundaries themselves and the boundary conditions on them can lead to significant losses in the accuracy of the solution. This is especially evident in problems in which solutions in the boundary region have maximum gradients. An effective method for solving this problem is the use of adapted grids for the computational domain. The essence of this method lies in the fact that such a coordinate system, not necessarily orthogonal, is found in which the boundary lines (surfaces) of the region coincide with the coordinate lines (surfaces). In the flat case, the computational domain is transformed into a rectangular one, and the limit curve is displayed on the sides of the rectangle. In practice, the problem of constructing an adapted mesh is reduced to finding functions that describe the mappings of the canonical (rectangular) region onto the region for which the problem was originally formulated, that is, for the two-dimensional case, the functions x (ξ, η), y (ξ, η) are determined. У даній роботі описано загальний метод чисельного розв’язку задачі про нестаціонарну течію в’язкої нестисливої рідини ((полі-)етиленгліколь, гліцерин) у плоских каналах довільної форми теплообмінних апаратів. Однією з основних проблем чисельного розв’язку задач математичної фізики є представлення граничних умов для областей довільної форми. Ефективне розв’язання задачі досягається шляхом застосування адаптивних сіток. Для цього знаходиться така система координат, не обов’язково ортогональна, у якій межові лінії або поверхні розрахункової області збігаються з координатними лініями або поверхнями. Математична модель течії базується на двомірних рівняннях Нав’є-Стокса в змінних «функція течії-вихор» і рівнянні Пуассона для тиску, які розв’язуються на основі кінцево-різницевого методу. Проведено чисельне моделювання потоку рідини у плоскому криволінійному коліні теплообмінного апарату при числі Рейнольдса Re=1000. Дана форма відповідає найбільш характерним особливостям проточних частин різноманітних теплообмінних апаратів, гідравлічних машин, гідравлічних та трубопровідних систем. Подання чисельних результатів здійснено на основі пакету підпрограм графічної обробки VISSIM. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|