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Discussione: Calcolo del Cd

  1. #1
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    Predefinito Calcolo del Cd

    Sto iniziando ad utilizzare fluent. Per ragioni di semplicità stavo cercando di ottenere , su geometrie estremamente semplici (sfera) gli stessi risultati trovati in svariati testi di aerodinamica sui valori di Cd al variare del numero di Reynolds. Vi spiego quello che ho fatto e il mio problema:

    1- ho generato direttamente in gambit una sfera di 1 metro di raggio contenuta in un volume di controllo di 20 x 20 x 140 (140= 40 avanti e 100 dietro)
    2- meshatura superficiale tri spacing 2
    3- size function grow rate 1.2 size limit 20 sul volume di controllo 20x20x20 nell'intorno della sfera con mesatura tet/hibrid
    4-meshatura solida su volume avanti e diatro fatte con Hew wedge spacing 20
    5- modello viscoso K-epsilon
    6- impostazioni di Intensity andland scale
    Ingresso I = 0.05 Uscita I=0.5
    LS = 0.02 Ls= 0.1

    7- variazione nelle varie simulazioni della velocità del flusso in ingresso per ottenere differenti valori del numero di Reynolds ( da 5*10^4 fino a 5*10^7)

    Il problema è che a me esce un andamento semplicemente decrescente del valore di Cd*S calcolato da fluent quando dai dati di bibliografia trovati sperimentalmente ( ma non so bene come) dovrei incontrare un buco verso 2-3 *10^4 Re corrispondente al passaggio da moto laminare a moto turbolento.


    Dove mi sto sbagliando??????? Vi prego aiutatemi che ne sto uscendo pazzo


    Altra domanda... qualcuno ha esperienze con Flowizard... mi spiegate bene che cosa è e che vantaggi/svantaggi offre??? da quello che ho capito da una demo dovrebbe essere una sorta di interfaccia utente semplificata che ti guida nell'impostazione dei parametri della simulazione ma che comunque utilizza i codici di calcolo del Fluent. Giusto????

    Ciao e grazie anticipatamente a tutti quelli che mi risponderanno

  2. #2
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    Predefinito errata corridge

    La faccia della sfera l'ho meshata a 0.1
    la function grow rate 1.2 size limit 0.5

  3. #3
    Utente Standard L'avatar di Vmax
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    Il problema è che, salvo pochi modelli di discutibile utilità pratica, per un software cfd il flusso o è tutto turbolento o è tutto laminare. Infatti tu hai impostato un modello di turbolenza k-epsilon, quindi hai implicitamente detto al software di eseguire un calcolo turbolento.

    Il mio consiglio è: mettiti in condizioni completamente turbolente o completamente laminari ed esegui le simulazioni con i relativi modelli.

    In merito al Flowizard, è una versione a basso costo, con un set di funzionalità ridotte, più facile da usare ma meno flessibile di Fluent. C'è il vantaggio non da poco che i modelli Flowizard puoi sempre tirarli in Fluent qualora avessi bisogno di funzionalità evolute.

    Ciao
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  4. #4
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    PErdonami:

    Cosa intendi con: Condizioni completamente turbolente o laminari???

    Turbolento = modello K-epsilon che ci metto come intensity and land scale???

    Laminare = come lo imposto????


    mi spiego meglio: da quello che ho capito il valore di intensità significa specificare la percentuale di moto turbolento rispetto alla totalità del flusso, mentre il valore di land scale quantifica la dimensione massima del vortice turbolento. Da quello che mi dici tu dovrei quindi inserire:
    Moto Completamente turbolento --> I=100% LS=?????
    Moto Completamente Laminare --> model-viscous - laminar
    Giusto????

    Dalle dispense di un prof. su fluent leggevo anche che il modello K-epsilon standard non è il più corretto per valutare bassi numeri di Reynolds. Lui suggeriva di utilizzare l' RNG imponendo le condizioni di 2 wall, solo che il mio fluent (6.3.26) questa opzione non ce l'ha. Posso scegliere solo tra :
    1) Standard wall function
    2) non equilibrium wall function
    3) enhanced wall treatment
    4) user-defined wall function
    Che mi dici????

    Ultima consideazione.... I valori del testo a cui faccio riferimento sono ricavati da sperimentazione in galleria del vento..... Da questa considerazione avrebbe poco senso consderare un moto completamente turbolento vi sto che il flusso di una galleria è molto laminarizzato.

    Grazie e ciao
    Ultima modifica di stone1100; 13-06-2008 alle 16: 36

  5. #5
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    Per quanto ne so io in pratica il moto è sempre turbolento, anche in galleria del vento.

    Il moto laminare è in pratica ristretto a pochissimi casi, tipo nei tubi capillari di diametro piccolissimo o con fluidi mooolto densi.

  6. #6
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    Incominciare qui un discorso sulla turbolenza e sulla sua descrizione mi sembra un po' troppo complesso, quindi non mi addentrerò nella questione. Dico soltanto che Fluent ha un'ottima documentazione dove si trova tutto quello che serve, anche in merito ai modelli di turbolenza.

    In relazione alla problematica di stone1100 il mio consiglio era e rimane quello di utilizzare come test case dei problemi, che in letteratura sono considerati, esempi tipici di moto laminare o moto turbolento, per esempio, per moto laminare potresti considerare un moto 2D alla Couette, per moto turbolento un bluff body investito da corrente turbolenta.

    Ciao
    Vmax
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  7. #7
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    Ciao Vmax,

    hai ragione, il discorso sulla turbolenza è complesso.
    Tuttavia possiamo riassumerlo (correggimi se sbaglio), che il moto è turbolento se le particelle hanno un moto caotico e probabilstico sulla singola molecola, ossia il moto è laminare solo se TUTTE le particelle seguono in modo rigido e senza eccezzioni le traiettorie del main flow.

    Per quanto ne so nei problemi pratici è impossibile da realizzare il moto laminare, in quanto, velocità, dimensioni e variazioni di geometria provocano di per se "turbolenza".

    Poi che un modello come K-Epsilon, che per definizione è molto limitato in quanto semplifica in modo pesante Navier-Stokes ignorando fattori che trascurbili non sono (ad esempio fregandosene abbastanza dei comportamenti allo strato limite, luogo dove di decidono le vere perdite di carico nella tecnica) sia in grado di prevedere il Cd è un altro discorso. Io personalmente, per esperienza sono abbasta dubbioso....

    Tutto sempre nella grande ammirazione sull'ambizione del CFD.
    Ciao:):)

  8. #8
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    Diciamo che qualitativamente più o meno è così, anche se Kolmogorov si starà rivoltando nella tomba ;)

    I modelli cfd, per quanto raffinati, forniscono ad oggi solo soluzioni numeriche a formulazioni approssimate delle Navier-Stokes, a differenza ad esempio dei metodi FEM per analisi strutturali dove effettivamente si cerca una soluzione numerica delle equazioni "esatte" della elasticità. L'equivalente in ambito fluidodinamico sarebbe la DNS, che per oggi e per ancora una ventina d'anni sarà fuori portata per numeri di Reynolds non ridicolmente bassi.
    Ma questo è insito nella fisica del problema, che è mostruosamente non-lineare, accoppiata, e non stazionaria. Giova ricordare che il Feynman definì la turbolenza come l'ultimo problema aperto della fisica classica, e oggi, dopo cinquant'anni, non possiamo che confermare.

    Ciò nonostante posso però tranquillizzarti, oggi un bravo analista, uno che sa di cosa ho parlato sopra per esempio, e un buon software cfd possono fornire soluzioni entro il 10% di errore, ovviamente non in tutte le situazioni, ma spesso facciamo la differenza, nonostante tutto...

    Ciao
    Vmax
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  9. #9
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    Ciao Vmax,

    quoto come al solito tutto quello che dici, è sempre bello confrontarsi con chi ha basi teoriche come te.

    Avrei una domanda a questo punto che ti faccio in quanto sono molto interessato.

    Ma quel 10% di errore, saresti in grado di garantirlo per simulare una valvola di regolazione, ossia dati i flow data di ingresso (vapore surriscaldato / p,T,W) e ovviamente il modello solido dell'assime valvola, calcolare i dati di uscita?

    Ciao e Grazie;) (Scusate se vado un po' OT)

  10. #10
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    Da rilievi sperimentali (peraltro anch'essi affetti da errore spesso non trascurabile) che abbiamo fatto su diverse problematiche abbiamo calcolato un errore medio (in senso statistico) su alcune variabili di interesse, tipicamente portate, temperature medie, forze e salti di pressione intorno al 10-15%. Chiaramente l'errore dipende dalla variabile considerata, dal problema specifico, dal costo e dall'obiettivo dell'analisi. Inoltre una valutazione dell'errore può essere fatta solo a posteriori, a priori evidentemente si possono fare solo delle stime.

    Le sorgenti di errore su una simulazione cfd sono molteplici e di diversa natura.
    Per esempio abbiamo errori che dipendono dalle ipotesi sul modello matematico approssimato delle Navier-Stokes che andiamo poi a risolvere, errori legati alla soluzione numerica del problema, errori legati alle incertezze sulle condizioni di funzionamento reali dell'oggetto.
    Quello che noi facciamo è seguire un protocollo interno, elaborato con l'esperienza e con lo studio approfondito della materia, volto a minimizzare l'impatto dell'errore, in special modo quello di origine "antropica".

    Esiste poi una questione di "costo" e di obiettivi. Tipicamente i costi (diciamo l'utilizzo di risorse) salgono in maniera più che lineare rispetto alla precisione stimata, e chiaramente i costi vanno rapportati agli obiettivi dell'analisi. Spesso non è necessario avere una precisione assoluta elevatissima o almeno non per tutte le variabili in gioco, per avere comunque dei risultati utili.

    In merito al tuo problema le condizioni al contorno non sono del tutto arbitrarie, tipicamente specificare tutto all'ingresso e calcolare tutto all'uscita non è per nulla una buona scelta.

    Se hai intenzione di approfondire, per una visita e un'offerta senza impegno scrivimi in privato.

    Ciao,
    Vmax
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