压降与动力粘度原来是这种关系
责任编辑:沐小月     时间:2021-04-15     来源:CFD-萧然 CAE中学生
责任编辑:沐小月
时间:2021-04-15  来源:CFD-萧然 CAE中学生
分类: 技术分享
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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。


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