Применение пакетов прикладных программ при изучении курсов механики жидкости и газа. Кондранин Т.В - 43 стр.

                                                                              Г л а в а 5. ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ В КАНАЛЕ
так, чтобы «исходная точка»       в середине экрана находилась в
                                                                                       ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ
левом нижнем углу создаваемой расчетной области. В приведен-
ном ниже варианте размер области задается следующий: 12×8 см2
(в силу симметрии строится только половина области). Создать                               § 1. Основные соотношения
расчетную область, как показано на рис. 2.19 {1}.                            При решении различных научных и в особенности техниче-
2. Задать границы. В данном примере различают три границы.             ских задач, связанных с течением жидкостей по трубам, одним из
Правая, левая грани и остальные {2}.                                   важных является вопрос о величине гидравлических потерь.
                                                                             Обычно трубопроводы представляют собой систему, со-
                                                                       стоящую собственно из трубы или «русла» и различных конструк-
                                                                       тивных включений (заслонки, резкие сужения, расширения, и пр.).
                                                                       Под термином гидравлические потери принято понимать величину
                                                                       потерь энергии (напора), затрачиваемой на преодоление сопротив-
                                                                       ления движению жидкости, которая включает по отдельности:
                                                                       • потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений
                                                                       по длине пропорциональны длине участков трубы или русла, по
                                                                       которым движется жидкость (так называемые потери по длине);
                                                                       • потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений
                                                                       на участках трубы, находящихся в непосредственной близости к
 Рис. 2.19. Геометрия расчетной области при ударе воздуха о пластину
                                                                       местным конструктивным устройствам (так называемые местные
3. Экспортировать созданное трехмерное тело {3}.                       потери).
4. Выбрать расчетную модель, состоящую из набора уравнений                   Обычно полагают, что общие потери напора в системе труб
для «полностью сжимаемой вязкой жидкости» {4}.                         равны сумме потерь напора по длине отдельных участков и всех
5. Ввести физические параметры: во вкладке «Плотность» в окне          местных потерь. Потери энергии напора в основном обусловлены
«Зависимость» выбрать «Закон идеального газа», во вкладке «Мо-         необратимым переходом механической энергии потока в тепло-
лекулярная вязкость» в окне «Зависимость» выбрать «Значение»,          вую. Механизмы действия сил сопротивления в конкретных систе-
установить значение 1.8·10-5 Па·с {5}.                                 мах трубопроводов очень сложны и практически не поддаются
6. Ввести граничные условия. На правой границе (у выхода из ка-        аналитическому описанию. Поэтому при расчетах потерь напора
нала) ― условие свободного вытекания с нулевым давлением (тип          используют, как правило, эмпирические соотношения.
границы ― «Свободный выход», тип граничного условия «Сво-                    Ниже в качестве учебных задач, иллюстрирующих проблему
бодная граница»), а на левой границе (у входа в канал) тип грани-      оценки гидравлических потерь, рассматриваются задачи оценки
цы ― «Вход/выход», тип граничного условия ― «Давление на               местных потерь на примере потери давления при внезапном изме-
входе 2». Ввести значения для скорости 10 м/c, для давления ― 0.       нении сечения круглой трубы (рис. 2.6а).
На остальных границах тип границы «стенка»; тип граничного ус-               Соотношения для модели идеальной жидкости, описываю-
ловия ― «стенка с проскальзыванием» {6}.                               щие оценки для «потерь» давления, в случае расширения и суже-
7. Создать расчетную сетку. В данной задаче для экономии ма-           ния имеют соответственно вид [3]
шинных ресурсов можно создать редкую расчетную сетку. Реко-                  ΔP ≡ P0 – P1 = ρ·U02/2·[1 – F0/F1]2,                 (5.1)
мендуется взять число ячеек в горизонтальном направлении ―
                                                                            ΔP ≡ P1 – P0 = ρ·U02/2·[{F0/(F1·α)}2 – 1].            (5.2)

     62                                                                                                                             43