Modellering af strømning i CFX

Relaterede dokumenter
Fag: Fysik - Matematik - IT Elever: Andreas Bergström, Mads Paludan, Jakob Poulsgærd & Mathias Elmhauge Petersen. Det skrå kast

A. Dimensionering af fugearmering

PIA JENSEN, 3.X MANDAG DEN 20. NOVEMBER 2006 ØVELSERNE ER UDFØRT MANDAG DEN 23. OKTOBER 2006 I SAMARBEJDE MED JESPER OG TOVE FYSIKRAPPORT SKRÅT KAST

Faldmaskine. Esben Bork Hansen Amanda Larssen Martin Sven Qvistgaard Christensen. 23. november 2008

Optimeret slæderegulering

Matematisk modellering og numeriske metoder

Skråplan. Dan Elmkvist Albrechtsen, Edin Ikanović, Joachim Mortensen. 8. januar Hold 4, gruppe n + 1, n {3}, uge 50-51

Danmarks Tekniske Universitet

6.7 Capital Asset Pricing Modellen

Betonkonstruktioner Lektion 2

Løsninger til eksamensopgaver på fysik A-niveau maj 2014

Øvelse i Ziegler-Nichols med PID-regulator

Høfder. Bilag 5. 1 Strækninger. 2 Påvirkning

En beslutningsstøttemodel for niveauet for en virksomheds langsigtede reklameindsats under konkurrence. Jørgen Kai Olsen

Hjemmeopgave 1 Makroøkonomi, 1. årsprøve, foråret 2005 Vejledende besvarelse

Sammenhængen mellem strækning og tid Farten angiver den tilbagelagte strækning i et tidsrum. Farten kan bestemmes ved brug af formlen:

Hastighedsprofiler og forskydningsspænding

Dokumentation - Del 3 Måling og modellering af turbulent strømning og partikelspredning

ARBEJDSPORTFOLIO. 1. hovedforløb. mia phillippa fabricius

Løsninger til eksamensopgaver på fysik A-niveau Maj 2008

Løsning, Beton opgave 5.1

Løsning, Bygningskonstruktion og Arkitektur, opgave 7

Afdækning af nyankomne elevers sprog og erfaringer

Elektromagnetisme 10 Side 1 af 11 Magnetisme. Magnetisering

Reduktion af voldhøjde ved Bybækpark og Bavnebjærgspark

1. Indledning I Visma Løn findes et standard bogføringsbilag, som indeholder følgende kolonner:

B. Bestemmelse af laster

Program. Konfidensinterval og hypotesetest en enkelt normalfordelt stikprøve. Eksempel: hjerneceller hos marsvin. Eksempel: hjerneceller hos marsvin

Afleveringsopgaver i fysik i 08-y2 til

MODEL FOR EN VIRKSOMHED

6 ARMEREDE BJÆLKER 1

En varmluftsballon. s Kurvelængden fra ballonens toppunkt til punktet P. til symmetriaksen.

Regulering af dynamiske systemer

Løsninger til Opgaver i fysik A-niveau Fysikforlaget 2007 (blå bog)

Løsninger til eksamensopgaver på fysik A-niveau maj 2013

Del 3. Måling og modellering af turbulent strømning

I dag. Binomialfordelingen Sandsynlighedsregning og statistik. Eksempel: cornflakessmagning. Binomialfordelingen

GETO Gigaport Volumenbagdøre

guide skift elselskab og spar en formue billigere Januar 2015 Se flere guider på bt.dk/plus og b.dk/plus

Kursus Introduktion til Statistik. Oversigt, Inferens for gennemsnit (One-sample setup)

RIALTO SIDEHÆNGT PARASOL

Er der tvivl, om hvorvidt den sne, der retningslinier for tiltag mod alvorlige

KOMMUNEPLANTILLÆG. Tillæg til Kommuneplan Ølstykke. Stationsby. Stenløse- Ølstykke. s s. Veksø. Smørumnedre. Vedtaget 30.

Måling af turbulent strømning

Semesterprojekt Svingningssystemer mekanisk/elektrisk analogi

Geometrisk nivellement. Landmålingens fejlteori - Lektion 7 - Repetition - Fejlforplantning ved geometrisk nivellement. Modellen.

Øvelse i Ziegler-Nichols metode med PLC

Løsninger til OPGAVER I FYSIK A-NIVEAU 2013-udgaven

Program. Statistik og Sandsynlighedsregning 2 Normalfordelingens venner og bekendte. χ 2 -fordelingen

Praktikperiode på andet intensivafsnit

Brugerundersøgelse 2013 Plejebolig

Eksamentræning i mekanik, 10020/22/24, 2011

Curling fysik. Elastisk ikke centralt stød mellem to curling sten. Dette er en artikel fra min hjemmeside:

Samtaleark. Del 1: Elevens sprog. Spørgsmål til eleven. Noter og observationer under samtalen. Angiv elevens stærkeste sprog:

Rehabilitering og Palliation ved kræft

Vanskelige vilkår for generationsskifte med nye regler - Afskaffelse af formueskattekursen samt svækkelse af sikkerheden trods bindende svar

fyba 1. Afleveringssæt til 8/9-2015

Lorentz kraften og dens betydning

Bilag A. Tegninger af vægge V1-V5 og NØ

Termodynamik Tilføjelser ABL Teksten her indføjes efter afsnit på side Viskositetens afhængighed af trykket for gasser

Elektromagnetisme 10 Side 1 af 12 Magnetisme. Magnetisering

Løsninger til OPGAVER I FYSIK A-NIVEAU 2013-udgaven

Heliumballoner og luftskibe Projektbeskrivelse og produktkrav

Bilag 16 Licensbetingelser mv.

Måling og modellering af partikelspredning

Entreprise 4. Byggegrube

Lastkombinationer (renskrevet): Strøybergs Palæ

Statistisk mekanik 6 Side 1 af 11 Hastighedsfordeling for ideal gas. Enatomig ideal gas

Fra en kastebevægelse til et maratonløb Jeg kaster mig ud i luften 180 gange i minuttet og tænker over hvad der foregår.

1. Lineær kinematik. 1.1 Kinematiske størrelser

Løsning, Beton opgave 2.1

Klostervej. Nr. 28 Stuen th Lejlighedsplan 1:100. Signaturer: Værelse. Værelse. Toilet/Bad. Depot. Opv. Indgang. Indbygget skab.

Øvelse i Ziegler-Nichols på drøvle processer

BRUGERUNDERSØGELSE 2015 PLEJEBOLIG LANGGADEHUS

1 Brandforsøg med beton

bestemmelse af karakteristiske værdier for materialeparametre og modstandsevner

Tabel F.1: Aktuelle forudsatte brugsvandsstrømme [V & A Ståbi, s. 114].

Løsning MatB - januar 2013

DANSK SNAPS DESTILLERIET BRAUNSTEIN

Institut for Matematik, DTU: Gymnasieopgave. Cirkelbevægelsen og klotoiden

Facadeelement 9 Uventileret hulrum, vindspærre af cementspånplade

Facadeelement 8 Uventileret hulrum og vindspærre af OSB-plade

Impulsbevarelse ved stød

Undervisningsmiljøvurdering Style og Wellness College

Faldmaskine. , får vi da sammenhængen mellem registreringen af hullerne : t = 2 r 6 v

Institut for Matematik, DTU: Gymnasieopgave. Appetitvækker : Togdynamik.

Termodynamik - Statistisk fysik - Termodynamiske relationer - Fri energi - Entropi

Bilag A: Jordarbejde ( ) Fejl! Henvisningskilde ikke fundet. Jordbunden i byggegruben er som angivet i Tabel A.1 [boreprofil].

KØBENHAVNS UNIVERSITET NATURVIDENSKABELIG BACHELORUDDANNELSE Skriftlig prøve i Fysik 4 (Elektromagnetisme) 26. juni 2009

BRUGERUNDERSØGELSE 2014 PLEJEBOLIG. Dr. Ingrids Hjem. Sundheds- og Omsorgsforvaltningen - Brugerundersøgelse 2014: Plejebolig 1

Statistisk mekanik 5 Side 1 af 11 Hastighedsfordeling for ideal gas. Enatomig ideal gas

Partikelspredningsmodel

Hydraulisk optimering af overløbsbygværker

TUNGE SKILLEVÆGGE PÅ FLERE LAG TRYKFAST ISOLERING. Input Betondæk Her angives tykkelsen på dækket samt den aktuelle karakteristiske trykstyrke.

ENERGI- OG MILJØPOLITIKKEN HAR MINDSKET EFFEKTERNE AF

Der er facit på side 7 i dokumentet. Til opgaver mærket med # er der vink eller kommentarer på side 6.

A. Valg af udførelsesmetode og materiel

En ny mellemfristet holdbarhedsindikator

Stuart H. Walker EN HÅNDBOG OM SEJLTRIM. En håndbog om SEJL TRIM. En håndbog om sejltrim. Stuart H. Walker

Facadeelement 3 "Ventileret" hulrum bag lodret panel

Transkript:

Modellering af trøning i I følgende afnit bekrive optillingen og forudætningerne for opætning af en CFD-odel (Coputional Fluid Dynaic) i odellen 5.6. er en fuld dynaik tredienional trøningodel, o benytter nuerik løning af Navier Stoke ligningerne, under finite kontrol voluen dikretiering. Under odelleringerne er kε-odellen anvendt o turbulenodel. kε -odellen er en -ligning turbulenodel, der edtager kendkab til turbulent kinetik energi (k), diipation (ε). [Broren, 001] Forål Forålet ed at optille en trøningodel i er at odellere trøning over den ru bund i trørenden, og aenholde de odellerede profiler ed de laerålinger der er foretaget i trørenden. Modellen er ikke en virkelighedtro odel, en optille ålede, at den forvente at kunne odellere de ålte hatighedprofiler korrekt. Dette uddybe yderligere i følgende afnit. Udover hatighedprofiler er det et ål at odellere, turbulent kinetik energi, diipation at hvirvelvikoitet og aenligne die ed ålinger foretaget ed laer i forøg 3. Geoetri Der odellere en rektangulær kae, hvor bredden varer til den reelle bredde af trørenden og dybden varer til den aktuelle ålte vanddybde i forøg 3. Strørenden længde er forlænget i forhold til de faktike dienioner, idet det ønke, at de udtrukne reultater er fuldt udviklede. Ved at odellere kaen rektangulær negligere en eventuel. forkel i vanddybde o følge af bundhældning og vandpejlhældning. Herved optår en fejlkilde, idet der under laerålingerne i trørenden har optrådt indre vanddybdeforkelle. Der er anvendt følgende pecifikationer i odellen af trørenden Længde, L [] 30 Bredde, b [] 0,306 Højde (Vanddybde), h 0,0 [] Tabel 1 Geoetrike pecifikationer for -odel. Randbetingeler Øvre rand indlægge o en hatighedrand, hvor der indætte en iddelhatighed over hele tværnittet, en nedre rand indlægge o en trykrand hvor trykket ætte til 0 Pa. Hered er der ikke hydrotatik trykfordeling i odellen. Deuden edtage tyngdekraften ikke i odellen beregninger. Bunden regne for ru, ed en ruhed beregnet udfra ålinger til,55. Strørenden ider regne o glatte. 1

Der odellere ikke et frit vandpejl i odellen, en der anvende en yetrirand i vandoverflanden. Syetriranden fungerer ved at alle gradienter ætte lig nul på randen, og herved opnå ae reultat o hvi der blev odelleret i frit vandpejl. På figur 1 e en kite af odellen og de anvendte randbetingeler. Figur 1 Modelkite Dikretiering af odel Beregningopløningen og dered dikretieringen af odelberegningerne tyre af gridtørrelen eller i terer, et eh. Dikretieringen er en afvejning af den ønkede reultatopløning og beregningtiden. Begrænningen på odellen eh har været den tilgængelige coputerkraft. regner o udgangpunkt i utrukturerede tetraeder, en det er uligt at indætte en åkaldt inflated boundary, hvor der i tedet regne ed et truktureret eh. Der er lang den odellerede rende bund anvendt en åkaldt inflated boundary, hvor der i tedet for tetraeder regne ed firkantede beregningprier i en finere opløning. Forålet ed at indætte en inflated boundary er at kabe en finere opløning i intereeorådet ved renden bund.

På figur er et udnit i længderetningen af det anvendte -eh ed inflated boundary lang renden bund angivet. Figur Udnit i længderetningen af det anvendte eh i -odellen. Der er under -odelleringen anvendt et eh ed følgende pecifikationer: Max eh edge length Inflation boundary ax. thickne Nuber of inf. layer 0,03 0,03 10 lag Tabel Anvendte eh-pecifikationer, jf. figur. Beteele af vandføring i trørende Til at betee vandføringen under forøgene i trørenden anvende overløbforlen for et karpkantet overløb ed ventileret tråle, jf. figur 3. Herefter påføre den beregnede vandføring o øvre rand i odellen i for af en iddelhatighed. 3

Figur 3. Tv. principkite af karpkantet overløb, th. overløb i trørende, ventilering kite bagert. Vandføringen kan betee ved: [Pederen, 1988] (1) Q = C b h g h hvor b: Strørenden bredde [] h: Højden over overløbkant, her ålt 1 optrø overløbet, jf. figur 3 tv. [] g: Tyngdeaccelerationen, 9,81 / C: Kontant Jf. forel h C = 0,40 + 0,053 () w hvor w: Overløbet højde, jf. figur 3 tv.[] Det kal endvidere være opfyldt: (3) h < w For forøgoptilling 3 i trørenden blev følgende vandføring fundet: Q = C b h g h = 0,44 0,306 0,095 9,81 0,095 = 0, 0175 hvor h < w er opfyldt idet 0,095 = 0,1 0,79 So øvre rand i odellen er ålede anvendt: 3 v = Q A 3 0,0175 = = 0,84 0,306 0,0 4

Reultater af odellering I det videre vil -reultaterne blive aenlignet ed reultaterne fra forøg 3. Hatighedprofil På figur 4 er hatighedprofiler udtrukket i forkellige aftande nedtrø indløbet til renden. De vite hatighedprofiler er udtrukket fra renden bund til vandpejl. So angivet på figur 4 er hatigheden ved øvre rand kontant i hele tværnittet, for herefter at udvikle ig od et logaritik hatighedprofil. Under odelleringen har det probleatike været at opnå dette fuldt udviklede hatighedprofil, da et fint eh tiller eget tore krav til coputerkraft. 0.0 Højde over bund [] 0.10 x = 0,01 x = 1 x = x = 5 x = 10 x = 15 x = 0 x = 5 0.00 0.10 0.0 0.5 0.30 0.35 0.40 Strøninghatighed, u [/] Figur 4. Udvikling af -iulerede hatighedprofiler o funktion af aftand fra øvre rand -reultaterne udtrække i det følgende 5 nedtrø øvre rand, 14 c inde i renden o tilfældet var ved de anvendte åleerier. På figur 5 er reultatet af -iuleringen aenholdt ed de ålte værdier. So angivet på figur 5 teer de ålte og iulerede hatigheder godt overen tæt på renden ru bund, hvorefter ført underetierer og herefter i en højde på ca. 8 c over renden bund begynder at overetiere hatighederne i forhold til de ålte. Grunden til, at de ålte hatigheder begynder at aftage od toppen er belyt under ålearbejdet. 5

0.5 0. Højde over bund [] 0.1 0 0 0.1 0. 0.5 0.3 0.35 0.4 Strøninghatighed, u [/] Figur 5. e og -iulerede trøninghatigheder, u, RMSE= 0,013511. Uiddelbart yne det odellerede hatighedprofil at tee godt overen ed den ålte data, en afbillede det odellerede hatighedprofil logaritik, e det, at der endnu ikke er tale o et fuldt udviklet logaritik hatighedprofil, jf. figur 6. 6 Ln(y[]) 4 0 0.00 0.10 0.0 0.5 0.30 0.35 0.40 Strøninghatighed, u [/] Figur 6. e og -iulerede trøninghatigheder, u, afbilledet logaritik. På figur 7 er trøninghatigheden u angivet ved et nit i yz-planen. Det beærke at elv o der regne ed glatte ider under iuleringen, e der en tydelig påvirkning af hatigheden i nærheden af trørenden ider. 6

Figur 7. -iulerede hatigheder, u, ved nit i yz-planen. Bundforkydningpænding Bundforkydningpændingen betee via til 0,5 Pa, hvorefter friktionhatigheden kan betee til: U τ 0,5Pa 0 F = = = 0, 03 kg ρ 998, 3 Bundforkydningpændingerne beregnet vha. ålingerne blev fundet til at ligge elle 0,3 og 0,38 Pa. Den odellerede bundforkydningpænding ligger ålede relativt langt fra de beregnede ud fra åledata. Hvirvelvikoitet På figur 8 er reultatet af -iuleringen af hvirvelvikoiteten aenholdt ed reultatet af de ålte værdier, at ed en teoretik kurve fundet ud fra ålinger. Det vite profil er igen udtrukket fra renden bund til vandpejl, 14 c inde i renden. Den ideelle kurve for hvirvelvikoiteten er fundet vha. lineær pændingfordeling kønnet ud fra τ 0 og et fittet logaritik hatighedprofil. So angivet på figuren er der kun overenteele elle og de ålte værdier helt nede ved den ru bund. Over de nederte centieter bærer reultatet præg af at iuleringen endnu ikke har udviklet hvirvelvikoiteten fuldt. 7

0.5 0.0 Højde over bund [] 0.10 Ideelt forløb 0.00 0.0E+00 5.0E-05 1.0E-04 1.5E-04.0E-04.5E-04 3.0E-04 3.5E-04 4.0E-04 Hvirvelvikoitet, νt [ /] Figur 8., ideelt forløb og -iuleret hvirvelvikoitet, ν T. RMSE= 4,17 10-5, for aenholdt ed ålepunkter. Turbulent kinetik energi Reultatet af iuleringen og de ålte værdier for den turbulente kinetike energi er angivet på figur 9, igen fra bund til vandpejl 14 c inde i renden. So figur 8 vier, er de ålte værdier arkant tørre end de iulerede værdier. 0.5 0.0 Højde over bund [] 0.10 0.00 0.0000 0.000 0.0004 0.0006 0.0008 0.0010 0.001 0.0014 0.0016 0.0018 Turbulent kinetik energi, k [ / ] Figur 9. og -iuleret turbulent kinetik energi, k. RMSE=0.00065 Diipation På figur 10 er reultatet af -iuleringen af diipationen aenholdt reulatet af de ålte værdier. Det vite profil er igen udtrukket fra renden bund til vandpejl, 14 c inde i renden. So følge af den underetierede odellerede turbulente kinetike energi, e den iulerede diipation af kinetik energi ligelede at være underetieret 8

Højde over bund [] 0.0 0.10 0.00 0.0E+00 5.0E-04 1.0E-03 1.5E-03.0E-03.5E-03 3.0E-03 3.5E-03 4.0E-03 4.5E-03 Diipation, ε [ / 3 ] Figur 10. og -iuleret diipation,ε. RMSE=0.00057 Saenfatning Gennegående for arbejdet ed har været, at det ikke har været uligt at få de forventede odelleringreultater. Der yne at være en tenden til, at -iuleringen lang renden bund, hvor der er regnet ed inflated boundary ed et truktureret beregningnet, teer bedt overen ed de ålte værdier. Deriod er der dårlig overenteele elle iuleringer og ålinger i beregningerne foretaget over de nederte centieter, hvor der anvende et beregningnet opbygget af tetraeder. Efterfølgende er det forøgt at ændre det anvendte beregningnet ålede, at der regne ed et truktureret eh i hele renden tværnit. Dette har iidlertid ikke været praktik uligt at få det anvendte progra til at acceptere en ådan eh-opbygning, ed inflated boundary dækkende hele renden tværnit. Gennegående for det videre arbejde, der er udført ed odellen beregningeh, har været, at beregningreultaterne foretaget i oråder ed et truktureret beregningeh virker troværdige, en uregelæighederne optår når beregningerne foretage i et oråde ed beregningnet opbygget af tetraeder. Ulepen ved et beregningnet opbygget af tetraeder har blandt andet været, at det tiller tore krav til coputerkraft. Det er ikke uligt at konkludere noget endeligt ud fra oventående, en det vurdere, at et rent truktureret beregningnet er det optiale til odelleringprobleer o pågældende, hvoriod et utruktureret beregningnet ikke vurdere at være det rette til at løe det foreliggende odelleringproble 9