1.Podać typy siatki obliczeniowej - 1)siatka strukturalna Rys.1A. Cechy: a)ta sama liczba elementów b)łatwość adresowania poszczególnych elementów c)trudność wygenerowania tego typu siatki 2)siatka niestrukturalna - elementami takich siatek są trójkąty lub czworokąty w przypadku obszarów dwuwymiarowych oraz czworościany, sześciościany, pryzmaty - w symulacjach wykonywanych w obszarach trójwymiarowych. rys.1B.
2.Podać i wyjaśnić znaczenie parametrów charakteryzujących jakość siatki obliczeniowej 1)Aspect Ratio rys.2A. (wydłużenie elementu) QAR=max[e1,e2…en]/ min[e1,e2…en] <2000 (rys.2B - zagęszczenie siatki) Δ QAR=f*(R/r) 2D:f=1/2 3D:f=1/3 r-prom. koła wpis. w ten trójkąt R- pr. koła opisan. 2)Equiangle skew (rys.2C. skośność) QEAS=max[φmax- φeq/180- φeq , φeq- φmin/ φeq] dla φ=90° QEAS=0
3. Typy warunków brzegowych Rys.3A. I.Dirichlet`a u=f Ia.kierunek przepływu oraz wartość prędkości Ib. wartość ciśnienia całkowitego lub masowe natężenie przepływu + kierunek przepływu. Dla przypadku gdy płyn jest ściśliwy (ρ=p/RT) najczęściej korzysta się z warunku Ib; Ia,Ib}gdy nie interesuje nas pole temperatury to te 2 warunki są wystarczające (ρ=const). II.temperatura III. Warunki dla modeli turbulencji np. -model jednowymiarowy Spalart-Almaras (dostajemy 1 dodatkowy warunek) -model k-ε (2 dodatkowe r-nia) k- Ek turbul., ε-intensywność dysypacji tej energii (k i ε można również próbować szacować wg określonych wzorów) IV. warunek symetrii (rys.3B) Symetria: *nie ma przez nią przepływu *jest na niej poślizg V. War. periodyczności (powtarzalności) (rys.3C.) Przepływ jest powtarzalny w poszczególnych miejscach tego przepływu VI. Warunek ściana.
4.Podać różnicę pomiędzy schematem I i II rzędu dokładności. First Order -zagadnienie można bez problemu rozwiązać ale wyniki są mniej dokładne Second Order - w celu lepszej dokładności stosujemy aproksymację 2 rzędu ale do lepkości dodajemy składnie, który czyni lepkość dodatnią. ∂u/∂t+V*∂u/∂x=-∆t/z*∂2u/∂t2-V*∆x2/6*∂3/∂x3… ; ∂u/∂t+V*∂u/∂x=-∆t/2*V2*∂2u/∂x2-V*∆x2/6*∂3/∂x3 (un,i-un-1,i)/∆t+V*(un,i+1-un,i-1)/∆x=0; ∂u/∂t+V*∂u/∂x=-∆t/2*V2*∂2u/∂x2 ∆t≤∆x/|V|;
5. Co to jest lepkość numeryczna wzór -∆t/2*V2*∂2u/∂x2 wartość zawsze dodatnia, gdzie: -∆t/2*V2 - człon mający charakter wsp. lepkości[s*m2/s2]; *∂2u/∂x2-μ∆u→[m/s2] - laplasjan prędkości; 7. Parametr y+ określa bezwymiarową odległość od ścianki. Dzięki niemu można wydzielić poszczególne części warstwy przyściennej. y+=(y/ν)√τw/ρ. Przep. laminarny 0<y+5; przep. buforowy 5<y+<30; pzrzep. turbulentny y+>30;
8.Etapy przeprowadzenia symulacji numerycznej- od geometrii do analizy: Przeprowadzenie cyklu analizy modelu przepływowego odbywa się w kilku etapach: • opracowanie modelu geometrycznego, • weryfikacja cech elementów modelu pod kątem zgodności z założeniami projektu, • określenie warunków brzegowych, • realizacja obliczeń, • prezentacja i analiza wyników, • modyfikacja modelu i wariantowanie układu projektu - czyli realizacja, poszczególnych kroków od początku, oczywiście tylko w niezbędnym zakresie; 9. Naczym polega adaptacja siatki obliczeniowej? Gdy pewne obszary kanału przepływowego mają nieregularne kształty i w obszarach tych mamy nieprzewidywalne wyniki to w tych obszarach musimy zagęścić siatkę. Zagęszczamy tam, gdzie zmiany parametrów są największe, ∂ux/∂y>A; Innym rodzajem kiedy zagęszczamy siatkę jest fakt, że chcemy mieć bardziej dokładne wyniki.
10. Czym różnią się modele turbulencji typy „high Reynolds” od „low Reynolds”? Modele Low - Re (1y+<4) siatka znacznie bardziej zagęszczona przy ściance(długi czas obliczeń); W High - Re (20<y+<60) nie trzeba zagęszczać siatki przy ściance. Nie można stosować, gdy następuje zmana parametrów wzdłuż przepływu; Hi i Low maja różną gęstość siatki;
11.Jak oceniać zbieżność procesu obliczeniowego? Poprzez analizę krzywych iteracji. Gdy zmierzają one do zera zbieżność jest prawidłowa, gdy zaczynają się rozbiegać tzn. ze może być błąd w zaprojektowanej siatce lub proces obliczeniowy natrafił na wir. Krzywa iteracji dąży do zera tzn. że do zera zmierza różnica między założonymi strumieniami np. masowymi na wlocie i wylocie;
12. Podać cechy poprawnie postawionych warunków typu „wlot” i „wylot”. Podajemy: 1a) kier. przepływu i wart. prędkości, 1b) ciśnienie całkowite, lub masowe nat. przepływu + kierumek przepływu. Jeśli nie interesuje nas pole temp. i przepływ jest nieściśliwy(ρ=const), to wystarczy podać 1a lub 1b; Dla pł. ściśliwego (ρ=p/RT) dodajemy r-nie energii: 2) temperatura całkowita; Jeśli dodajemy r-nie różn. cząstkowe, to dochodzi 3) warunki dla momentu turbulencji;