责任编辑:
沐小月
时间:2021-04-15
来源:CFD-萧然 CAE中学生
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沐小月
时间:2021-04-15
来源:CFD-萧然 CAE中学生
1,问题说明
最近在工作中遇到一个问题,对于同一流体,同一流量,不同的动力粘度会对系统的压降有什么影响?
2,理论
针对这个问题找到如下理论支持
第一需要计算雷诺数
Re=ρDV/μ
ρ-----流体密度(kg/m³)
D-----水力直径(m)
V-----速度(m/s)
μ-----动力粘度(pa*s)
Re<2100层流 Re>2100湍流
(非学术研究,姑且用这两个值区分)
一般计算多数都是湍流,或者层流湍流混合,所以就直接看湍流的压降计算方式
ΔP=λ*(L/D)*(ρV²/2)
λ为阻力系数,牛顿流体一般取(0.3116/Re0.25)
当流速和流体一样,只是动力粘度不一样时,可得如下比例关系
下面我们来验证一下这个公式的关系实际应用时对不对。
3,计算求解
随便画一个弯弯曲曲的管子。
由于模型简单,用fluent mesh无脑直接点击update生成体网格。
然后在fluent中保证都是水,进口是1m/s,改变不同的动力粘度看压力变化
计算结果如下(以初始0.001003的粘度作为标准)
动力粘度 | 仿真压降pa | 公式计压降pa | 误差 |
0.001003 | 17505 | / | |
0.002006 | 20931 | 20818 | 0.5% |
0.003009 | 23712 | 23039 | 3% |
0.004012 | 26280 | 24757 | 5.8% |
0.005015 | 28729 | 26177 | 8.9% |
0.0003343 | 13814 | 13298 | 3.7% |
0.0002508 | 13069 | 12377 | 5.3% |
研究其不一致的原因,是因为管路比较复杂的话,弯头的局部损失会不一样,有的动力粘度改变后,速度发生一些变化,变化越大与公式计算的误差就越大。
0.001003的粘度
0.003009的粘度
4,小结
通过其余case验证测试,发现动力粘度变化在正负3倍之内,通过公式计算的压降与仿真压降误差能在5%之内,当然具体值还是与模型相关,如果遇到需要初步估算的情况可以做应急拍脑袋用。
文章作者:CFD萧然。主要从事电池热管理工作。CFD小学生一枚,对流体仿真感兴趣,将本人平时工作学习中了解的不了解的分享出来,希望找到志同道合的伙伴,一起学习,一起进步。