струменя, можна спостерігати зміну повної температури в цій точці при різної потужності нагріву.
Малюнок 33 ілюструє зміна частоти генерації дрібномасштабних структур від потужності нагріву у фіксованій точці А для води і масла. Частота генерації дрібномасштабних структур в маслі більше ніж у воді.
4.2.2 Результати FLUENT
Для режимів конвективного течії масла і води під FLUENT виходять схожі результати.
Малюнки 32 і 33 ілюструють зміна кінетичної енергії з часом при різної потужності нагріву для масла і води. Графік для масла показує, що періодичне коливання кінетичної енергії відбувається на високих частотах - ознака впливу дрібномасштабних структур, частота виникнення яких висока.
Графік для води показує, що коливання відбуваються з низькочастотними пульсаціями, пов'язане з перебігом основного потоку конвективної осередку.
4.2.3 Порівняння результатів CFX і FLUENT з результатами експерименту
В експерименті були отримані наступні значення частот генерації дрібномасштабних структур для масла при різної потужності нагріву.
P, Вт5,7101520,326,330354045?, 1/с0,0680,1130,1460,1790,2110,2460,2820,2880,314
Можна порівняти результати експерименту з результатами, отриманими в CFX і FLUENT.
З графіка, представленого на малюнку, видно, що значення частоти генерації дрібномасштабних структур, отриманих у CFX і FLUENT, є схожими. А експериментальні дані добре узгоджуються з чисельними даними при малих потужностях нагріву і істотно розрізняються при високих потужностях. Це пояснюється тим, що з ростом нагріву реальне протягом, досліджуване в експерименті, втрачає Осесиметрична, а в двовимірних розрахунках ми нав'язуємо умова Осесиметрична. Таким чином, потрібно переходити до тривимірним розрахунками і шукати механізм який обумовлює відміну осесимметричного випадку і тривимірного, при цьому в експерименті необхідно перевірити існування нізкочастоних коливань кінетичної енергії основної течії.
4.3 Результати рішення задачі вимушеної конвекції
Були проведені розрахунки для моделі циліндричного шару рідини зі стоком в центрі. Радіус моделі складає 20 см, товщина шару - 20см, радіус області стоку рідини - 2см.
У разі стоку рідини в центрі моделі, встановлюється режим течії, схематично зображений на рис. 36.
На малюнках 37 і 38 представлені миттєві поля швидкості течії в радіальному перетині в різних програмних пакетах.
Були проведені розрахунки для різних режимів течії з варіацією швидкості стоку (м/с): 0,01, 0,02, 0,04, 0,08, 0,16.
Нашою метою в даній постановці є визначення наявності вихрових рухів в шарі рідини. Для того щоб виявити виникнення вихрових рухів в зоні стоку, були вивчені поля азимутальної компоненти швидкості в радіальному перетині. Результати для всіх режимів течії показали, що азимутна компонента швидкості у всьому перерізі дорівнює нулю. Таким чином, в осесимметричной постановці завдання в нерухомому шарі рідини вихрові руху не виникають. Це означає, що це явище має тривимірну природу і потрібно переходити до тривимірним розрахунками для вивчення вихрових рухів в нерухомому шарі рідини.
Висновок
У даній роботі були досліджені конвективні течії в циліндричному шарі рідини з локалізованим нагріванням в центральній області в пакеті ANSYS. Результати проведеного дослідження показали, що варіювання потужності нагріву в рамках використовуваної чисельної моделі не призводить до суттєвих змін в структурі течій. Від рідини і потужності нагрівача залежать тільки кількісні характеристики: зміна інтенсивності руху та частоти появи конвективної струменя. Зі збільшенням потужності нагріву збільшується середня кінетична енергія течії, і частота появи вторинних структур у вигляді конвективних струменів.
У результаті виконання завдання було проведено порівняння рішень, отриманих різними вирішувач CFX і FLUENT і експериментом: значення частоти генерації дрібномасштабних структур, отриманих у CFX і FLUENT, є схожими. На маслі і CFX і FLUENT добре узгоджуються з експериментом, але тільки для малих потужностей нагріву. Таким чином, потрібно переходити до тривимірним розрахунками і шукати механізм який обумовлює відміну осесимметричного випадку і тривимірного.
Були досліджені конвективні течії в нерухомому циліндричному шарі рідини зі стоком в центрі. У осесимметричной постановці завдання в нерухомому шарі рідини вихрові р...
