|
Ученые записки Казанского университета. Серия Физико-математические науки, 2018, том 160, книга 4, страницы 681–694
(Mi uzku1487)
|
|
|
|
Моделирование трехмерной структуры высокопористых ячеистых материалов и анализ качества модели на примере расчета перепада давления
О. В. Соловьеваa, С. А. Соловьевab, О. С. Попковаa a Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, 420066, Россия
b Казанский (Приволжский) федеральный университет,
г. Казань, 420008, Россия
Аннотация:
Взаимозависимые перегородки, расположенные в трехмерных пористых структурах, создают проблему понимания сущности течения жидкости, которое существенно отличается от течения в традиционных пористых средах. Строение высокопористой ячеистой среды требует использования различных законов течения (Дарси, Форхгеймера либо непосредственного решения уравнений Навье – Стокса, поскольку заранее не известно значение проницаемости среды). Целью настоящей работы являлось определение влияния сглаживания в высокопористой ячеистой структуре на сопротивление среды. В качестве характеристики сопротивления рассмотрен перепад давления для заданного расхода газа. Основными параметрами пористой среды являются пористость, диаметры ячеек и волокон, поэтому существенным является определение параметра, вносящего наибольший вклад в изменение перепада давления. Компьютерная модель высокопористой ячеистой упаковки среды представлена упорядоченным набором пересекающихся сфер. В результате гидродинамического расчета, проведенного с использованием программного комплекса ANSYS Fluent (версия 19.0), был определен перепад давления, значение которого сравнивалось с экспериментальными данными других авторов. В ходе исследований было обнаружено, что модель пористой структуры с применением автоматического сглаживания всех граней, которое проводится с помощью стандартной процедуры программы AutoCAD, по сравнению с моделью со сглаживанием, проведенным вручную, а также с моделью без сглаживания обеспечивает наибольший перепад давления при фиксированном значении пористости среды. Таким образом, аппроксимация элементарной пористой ячейки существенно искажает поле течения, что является нежелательным при детальном моделировании высокопористого ячеистого материала. Дополнительно были проведены расчеты перепада давления при попеременной фиксации параметров – пористости, диаметра ячейки и диаметра волокна среды. Расчеты показали, что определяющим для гидродинамики является диаметр волокна пористой структуры.
Ключевые слова:
трехмерная модель, пористость, диаметр ячейки, диаметр волокна, перепад давления.
Поступила в редакцию: 15.06.2018
Образец цитирования:
О. В. Соловьева, С. А. Соловьев, О. С. Попкова, “Моделирование трехмерной структуры высокопористых ячеистых материалов и анализ качества модели на примере расчета перепада давления”, Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки, 160, № 4, Изд-во Казанского ун-та, Казань, 2018, 681–694
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/uzku1487 https://www.mathnet.ru/rus/uzku/v160/i4/p681
|
Статистика просмотров: |
Страница аннотации: | 131 | PDF полного текста: | 213 | Список литературы: | 13 |
|