4. Forrástagok, szakadási feltételek

 

FLUENT rendszerben több (esetleg eltérő folyadékot tartalmazó) fluid zóna is lehet, továbbá szilárd zóna is. Szilárd testekben csak az energiaegyenletet oldja meg. Egy lehetséges alkalmazási példa: konjugált hőátadás szilárd falon keresztül egyik folyadékból egy másik folyadékba.

A porózus zónák paraméterezését a későbbiek során részletezzük.

A lamináris zónák explicit kijelölése helyett már tranzíció (lamináris-turbulens átcsapás) modellezésre is lehetőség van, azonban ehhez a falközeli rétegben igen finom felbontást kell alkalmazni.

Forrástagokkal rendkívül sokféle fizikai folyamat leírható. Tömegforrásokat alkalmazhatunk például fázisátalakulások modellezésére többfázisú áramlási modellekben, impulzusforrással leírható például a Coriolis-erő armoszférikus áramlás esetén, hőforrás alkalmazására egy jó példa a forró füst épületen belüli terjedésének szimulációja. Számos olyan jelenséget is forrástagokkal kezelünk, amely az áramlási tér finom szerkezete miatt részleteiben nem vizsgálható, pl. egy zuhanyrózsa sugarai által a levegőnek átadott impulzus. Ilyenkor a 4. dián található transzportegyenletekben S-el jelölt térfogati források intenzitását írjuk elő. A tagok mértékegysége: a megmaradó jellemző mértéke köbméterrel és másodperccel elosztva. Például impulzus forrás esetében, az egységnyi térfogatban átadott tolóerő, melynek mértékegysége: N/m3.

Modellezési lehetőségeinket nagymértékben kibővíti, hogy felhasználói függvények segítségével az áramlási tér mezőváltozóitól függő forrástagokat is előírhatunk. Így működik például egy porózus térrész modellje is, mely a porozitás dinamikai hatását sebességtől függő ellenálláserő alkalmazásával veszi figyelembe.

Interior típusú belső felületeket névvel ellátni célszerű lehet, ha pl. utólag falat akarunk beiktatni az adott helyre (az interior zóna FLUENT-ben egyetlen kattintással wall zónává alakítható), így egyetlen hálóval több különböző geometriai változatot kezelhetünk. További előny lehet, hogy az eredmények kiértékelése során nagy pontosságú felületi integrálokat képezhetünk az adott felületen, mivel a csomópontok pontosan az Interior felületre esnek (a mezőváltozókat nem kell interpolálni).

Belső falfelületek előnye, hogy sok esetben jobban használható numerikus hálót eredményez. Elvileg azonos hatást elérhetünk egy véges vastagságú fal kivágásával, vagy szilárd zónává alakításával is, azonban a vékony (de véges vastagságú) falak élénél be kell hálóznunk egy igen keskeny felületet, ami a numerikus háló torzulását okozhatja. A belső fal további előnye, hogy a háló módosítása nélkül interior felületté alakítva kiiktatható, vagy porous-jump-á alakítva részben-áteresztővé változtatható.

Amint a fenti összefüggésekből látható, a porózus zóna anizotróp is lehet, tehát az ellenállást iránytól tehetjük függővé (például kőzetekben szivárgó folyadékok modellezésekor, mivel a kőzetek függőleges irányú ellenállása a vízszintes irányú ellenállásnál akár egy nagyságrenddel is nagyobb lehet). Az ellenállás-tényezőket a zóna saját koordináta-rendszerében adhatjuk meg.

Ha a felület vagy zóna ellenállása nem ismert, azonban ismerjük a geometria finomszerkezetét, akkor a porózus modellek paramétereit mikro-modellek alkalmazásával is meghatározhatjuk. Például: egy csőköteg ellenállásának kiszámítása egyetlen cső körüli áramlás számításával, 2D periodikus modellel.

Az ellenállást legtöbb esetben a sebességtől lineárisan és négyzetesen függő két tag kombinációjával szokásos megadni. Alacsony Reynolds-számmal jellemzett áramlások esetén a viszkozitás hatását kifejező lineáris tag meghatározó (Darcy-flow), magas Reynolds-szám esetében pedig a sebesség négyzetével – azaz a tehetetlenségi erőkkel – arányos ellenálláserő dominál.