Энергетические потоки в тепловых жидких сетях

Против ветра энергетическая схема

Тепловая энергетическая адвекция должна всегда совпадать с направлением потока. Чтобы удовлетворить этому условию, Тепловая Жидкая область использует среду моделирования, известную против ветра схема. Эта схема работает путем соответствия с определенной внутренней энергией в порте к тот только против ветра порта:

Если поток в порте направлен на компонент, определенная внутренняя энергия в том порте равна, который несет входящая жидкость. В фигуре определенная внутренняя энергия в порте А 2 компонента равна в порте B 1 компонента.
Если поток жидкости в порте направлен из компонента, определенная внутренняя энергия в том порте равна этому во внутреннем объеме жидкости компонента. В фигуре определенная внутренняя энергия в порте А 2 компонента равна этому во внутреннем объеме жидкости того же компонента.

Против ветра схема описывает адвективную тепловую энергетическую скорость потока жидкости с помощью условного выражения, которое, для порта А некоторого компонента, читает:

$Φ_{A}^{A d} = {\begin{matrix} {\dot{m}}_{A} u_{A}, & {\dot{m}}_{A} > 0 \\ {\dot{m}}_{A} u_{I}, & {\dot{m}}_{A} \leq 0 \end{matrix},$

где:

_AAD Φ является тепловой энергетической скоростью потока жидкости из-за адвекции через порт А.
${\dot{m}}_{A}$ массовый расход жидкости через порт А.
u _A является определенной внутренней энергией против ветра порта А.
u _я - определенная внутренняя энергия во внутреннем объеме жидкости.

Без числового сглаживания это выражение вводит много вычислительных проблем. Это добавляет наклонный разрыв в тепловой энергетический поток в нулевых массовых расходах жидкости, который делает модель более подверженной ошибкам симуляции. Это также добавляет разрыв скачка в определенную внутреннюю энергию и делает ее значение неточно указанным во время реверсирований потока.

Против ветра энергетическая схема без сглаживания

Численное сглаживание

Тепловая Жидкая область приглаживает числовые разрывы, введенные против ветра энергетическая схема путем добавления в тепловую энергетическую скорость потока жидкости теплового срока проводимости. В порте А некоторого компонента:

$Φ_{A}^{T h} = {\begin{matrix} {\dot{m}}_{A} u_{A} + G (u_{A} - u_{I}), & {\dot{m}}_{A} > 0 \\ {\dot{m}}_{A} u_{I} + G (u_{A} - u_{I}), & {\dot{m}}_{A} \leq 0 \end{matrix},$

где:

Φ _ATh является тепловой энергетической скоростью потока жидкости из-за адвекции через порт А и проводимости между портом А и внутренним объемом жидкости.
G является тепловым коэффициентом проводимости, вычисленным из свойств жидкости и геометрии компонента.

Перезапись модифицированного выражения в более удобной форме:

$Φ_{A}^{T h} = {\begin{matrix} ({\dot{m}}_{A} + G) u_{A} - G u_{I}, & {\dot{m}}_{A} > 0 \\ G u_{A} + ({\dot{m}}_{A} - G) u_{I}, & {\dot{m}}_{A} \leq 0 \end{matrix}$

Используя min и max функции, чтобы свернуть условное выражение:

$Φ_{A}^{T h} = [\max ({\dot{m}}_{A}, 0) + G] u_{A} + [\min ({\dot{m}}_{A}, 0) - G] u_{I}$

Аппроксимация свернутого выражения как численно сглаженное выражение:

$Φ_{A}^{T h} \approx \frac{{\dot{m}}_{A} + \sqrt{{\dot{m}}_{A}^{2} + 4 G^{2}}}{2} u_{A} + \frac{{\dot{m}}_{A} - \sqrt{{\dot{m}}_{A}^{2} + 4 G^{2}}}{2} u_{I}$

Конечное выражение удаляет наклонный разрыв из тепловой энергетической кривой скорости потока жидкости и разрыв скачка от определенной внутренней энергетической кривой. Тепловой коэффициент проводимости определяет объем сглаживания прикладного в обоих случаях:

$G = \frac{k S}{c_{v} L},$

где:

k является теплопроводностью, заданной в блоке Thermal Liquid Settings (TL).
S является площадью поперечного сечения потока в рассмотренном порте.
c _v является удельной теплоемкостью, заданной в блоке Thermal Liquid Settings (TL).
L является характеристическим расстоянием между портом и объемом жидкости компонента.

Против ветра энергетическая схема со сглаживанием

Скорость потока жидкости полной энергии

Переменная Through Тепловой Жидкой области является скоростью потока жидкости полной энергии. Эта переменная задана в терминах сглаживавшего против ветра тепловая энергетическая скорость потока жидкости как:

$Φ_{A} = Φ_{A}^{T h} + \frac{p}{ρ},$

где:

Φ _A является скоростью потока жидкости полной энергии через порт А.
Φ _ATh является тепловой энергетической скоростью потока жидкости через порт А, вычисленный из сглаживавшего против ветра энергетическая схема.
p является абсолютным давлением в порте А.
ρ является плотностью жидкости в порте А.

Кинетический энергетический вклад в скорость потока жидкости полной энергии принят незначительный в сетях Thermal Liquid и проигнорирован в этой области.

Документация