Simdroid 射流康达效应仿真


概述

康达效应(Coanda Effect)是流体经过曲率不是很大的凸出表面时,偏离原来流动方向的现象。

由于我们一直和流体(空气,水)打交道,康达效应现象在生活中并不陌生,它有让人抓狂的一面,比如在倒茶时,比较圆润的茶壶嘴容易把茶漏在茶杯外面;也有有利的一面,前苏联的运输机AN-72将发动机安装在机翼前上方就是为了充分利用康达效应来提高升力;同时也有有趣的一面,下图这个玩具一定是80、90的童年回忆,只要你轻轻的吹气,小球就会漂浮在网的正上方,而不是被吹走。

Simdroid 射流康达效应仿真

原理

单相流的康达效应主要是流体的粘性引起(自由表面流引起的康达效应更复杂)。粘性是在运动状态下,流体所产生的抵抗剪切变形的性质,说简单点就是当一部分流体运动时,会顺便拉着周围的流体一起运动,也就是流体之间存在的内摩擦力。粘性作用会使得射流进入流场后会带动周围的流体一起运动,周围的流体就源源不断的补充进来。壁面的封闭作用使得壁面附近没有足够的流体补充进来,靠近凸出壁面的位置就会形成低压区,另一面的压力相对高的流体就会不断地将射流“压”向壁面,从而导致流体贴着壁面偏转,直到达到平衡稳定状态,如图所示[1]。

Simdroid 射流康达效应仿真

仿真

模型

模型示意图[2]以及仿真几何建模如下所示:

Simdroid 射流康达效应仿真

APP封装

将几何模型、流体性质、射流速度均进行参数化处理,然后封装成APP,下图所示,在仿真过程中可以直接更改参数值进行射流沿壁面偏转量影响因素仿真。

Simdroid 射流康达效应仿真

Simdroid 射流康达效应仿真

仿真结果一:射流速度的影响(nu=1e-5 Pa*s)

保持几何模型和流体性质不变,不断增大射流速度,仿真结果可以看出,射流沿着水平方向吹出后,沿着壁面有一定的偏转,在偏转的位置,是流体的低压区。本文射流速度在40m/s范围内,射流速度增大时,流体偏转角增大,与文献[2]的趋势一致。

Simdroid 射流康达效应仿真

Simdroid 射流康达效应仿真

Simdroid 射流康达效应仿真

U=40m/s

仿真结果二:流体粘性系数的影响(U=20m/s)

保持速度不变,改变流体的粘性系数,仿真结果如下。可以看出,粘性系数越小,偏转角越大。这是由于当流体的粘度比较大时,主流区的耗散严重,射流不能保持速度较大的长距离流动,射流两边的压差较小,导致偏转角较小。

Simdroid 射流康达效应仿真

Simdroid 射流康达效应仿真

射流康达效应仿真APP

本案例APP已上传Simapps,可在线体验使用:www.simapps.com/v/29661.html

案例工程文件下载:

链接:https://pan.baidu.com/s/1bp4Hvu_gJ8Ki67FzvBIQtg

提取码:vm79

参考文献
[1] Gilchrist G . The compressible Coanda wall jet—an experimental study of jet structure and breakaway[J]. International Journal of Heat and Fluid Flow, 1987.
[2] Maharshi S ,  Antonio D . Computational Study of Coanda Adhesion Over Curved Surface[J]. Sae International Journal of Aerospace, 2013, 6(1):260-272.


Simdroid 是由北京云道智造科技有限公司开发的基于“仿真平台+仿真APP”模式的通用多物理场仿真平台。该平台具备自主可控的结构、电磁、流体和热四大物理场求解器和多物理场仿真内核,在统一友好的环境中为仿真工作者提供了前处理、求解分析和后处理工具,同时其内置的APP开发器支持用户以无代码化开发的方式便捷封装全参数化仿真模型及仿真流程,将仿真知识、专家经验转化为可复用的仿真APP,实现知识变现。仿真APP通过APP商店Simapps 实现在线展示、交易,用户通过云端快速、便捷、低成本使用各类工业APP,真正实现普惠仿真的愿景。Simdroid 已经开展了广泛的商业化推广,在电力、家电、生物医疗、电子信息、航空航天等行业领域得到了工程化应用。了解详情及申请试用www.simapps.com/v/28706.html



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