Soporte al Usuario de EFD.Lab™ -- Nota Técnica Nº 92
-- PREGUNTAS MAS FRECUENTES SOBRE FLUIDOS
Productos: EFD.Lab
Versión: Todas las Versiones
Categoría: Preprocesado, Análisis y Postprocesado
Ultima revisión: Mayo-2005
q Consejos para extraer Fuerzas de EFD.Lab:
La orden "Surface Goal"
es mucho más exacta que "Surface Parameter". Esto se debe a
que en "Surface Goal" la fuerza se calcula directamente por el
solver, mientras que la orden "Surface Parameter" extrae e
interpola el valor de una hoja electrónica a partir de los resultados del cálculo.
Si se incluyen múltiples superficies en la orden "Surface Parameter" da mejores resultados que seleccionar superficies de forma individual y sumar las fuerzas. Cada superficie contiene celdas que pertenecen a más de una superficie. Si la fuerza se calcula individualmente y se suma manualmente, las celdas que se comparten por cada superficie se suman dos veces, una vez por la primera superficie y otra por la segunda. Esto no sucede cuando se seleccionan todas las superficies en el mismo "Surface Parameter".
Habitualmente cuanto más pequeña sea la malla, más exacta es la orden "Surface Parameter" ya que el nº de celdas irregulares que comparten más de una cara del sólido es más reducido, y por tanto influye menos en los resultados.
q Error: "Face
<... > is not laying on the boundary between solid and fluid region"
Las razones pueden ser las siguientes:
- Existe una relación de posición "arista-con-arista" en el ensamblaje.
- El dominio computacional no incluye la región de fluido completa.
- Se ha aplicado una condición de contorno sobre una superficie que no está en contacto
con el fluido.
- O la geometría presenta algún problema.
Lo primero es verificar la existencia de un volumen interno. Ir a "EFD.Lab > Tools > Geometry": si el volumen es cero, entonces existe una relación de posición arista-con-arista, o una pequeña holgura en el modelo. EFD.Lab require que todas las relaciones de posición sean Cara-con-Cara y que no exista ninguna holgura entre componentes.
Si el volumen interno del fluido no es cero, intente ajustar el tamaño del dominio computacional. En el arbol de EFD.Lab hacer click con el botón derecho del ratón (BDR) sobre "Computational Domain > Edit Definition". Puedes pulsar [Reset] para usa actualización automática, o puedes incrementar los valores "Xmin, Xmax, Ymin, ...etc" tanto como desees.
Y por último asegurarse de que la superficie seleccionada para aplicar las cargas y condiciones de contorno es la superficie interna en contacto con el fluido.
q Veo la tabla de resultados pero no puedo hacer un
"Cut Plot", "Surface Plot" o Trayectorias:
En ocasiones el dominio computacional de EFD.Lab cambia
debido a modificaciones geométricas. EFD.Lab detecta los cambios y pide al usuario
confirmación con el mensaje "Reset computational domain?".
Para que EFD.Lab visualize resultados en el nuevo dominio, dentro de cada
"Plot" se debe hacer "Reset" en el campo "Region" para
indicar a EFD.Lab que realize el "Cut Plot" en el nuevo dominio computacional.
Si esto no corrige el problema, hacer lo siguiente:
 | Crear un nuevo ensamblaje |
| Añadir el ensamblaje anterior en el nuevo mediante "arrastrar y soltar" de tal forma que el nuevo origen del sistema de coordenadas global esté dentro del cubo imaginario que envuelve al objeto. |
| Crear un nuevo proyecto y ejecutar el análisis. |
| Ahora los resultados se visualizarán en pantalla perfectamente. |
q Diferencias entre Presión Estática y Presión
Total:
Hay dos formas de medir la presión en fluidos: Presión
Estática P y Presión Total Pt.
La presión estática es la presión que indica un dispositivo de medida moviéndose con el fluido o un dispositivo de medida que no introduce cambios de velocidad en el fluido. El método habitual de medir la presión estática en un fluido es hacer un pequeño agujero normal a la superficie y conectar el conducto a un manómetro. En la regiones del fluido alejadas de la pared, la presión estática se puede leer introduciendo una sonda, que en efecto crea el correspondiente efecto pared.
La presión total es la presión medida llevando el fluido al reposo isoentrópicamente (sin pérdidas). El dispositivo para medir la presión total es el tubo de Pitot, una sonda con un orificio en el extremo que se enfrenta a la corriente. En su abertura se forma un punto de remanso, donde se mide la presión p2 y en donde la velocidad es nula. Aplicando el Teorema de Bernoulli al punto de remanso y a otro situado a gran distancia de la sonda a presión P y velocidad V (para un fluido en régimen permanente, no viscoso e imcompresible) se tiene:
p + 1/2(densidad)(velocidad)^2 + densidad*gravedad*altura = cte.
El término (p + densidad*gravedad*altura)
se llama presión estática. El término 1/2(densidad)(velocidad)^2
se llama Presión Dinámica.
Aplicando la ec. de Bernouilli para un tubo horizontal se tiene:
p + 1/2(densidad)(velocidad)^2 = cte.
Y en el punto de velocidad cero la presión es:
pt (presión total) es pt = p + 1/2(densidad)(velocidad)^2
q Diferencias entre Presión Absoluta y Presión
Manométrica:
Cuando la presión se da relativa a la presión cero, se
denomina presión absoluta. Cuando la presión se da relativa a la presión atmosférica,
se denomina presión manométrica (también denominada presión relativa, presión
normal, presión de gauge). EFD.lab usa siempre presión abosluta.
q Unidades de Presión y Factores de Conversión:
La presión atmosférica es aproximadamente 101.325 pascales:
| Pascal | bar | N/mm² | kp/m² | kp/cm² | atm | Torr | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Pa (N/m²)= | 1 | 10-5 | 10-6 | 0.102 | 0.102×10-4 | 0.987×10-5 | 0.0075 |
| 1 bar (daN/cm²) = | 100000 | 1 | 0.1 | 10200 | 1.02 | 0.987 | 750 |
| 1 N/mm² = | 106 | 10 | 1 | 1.02×105 | 10.2 | 9.87 | 7500 |
| 1 kp/m² = | 9.81 | 9.81×10-5 | 9.81×10-6 | 1 | 10-4 | 0.968×10-4 | 0.0736 |
| 1 kp/cm² = | 98100 | 0.981 | 0.0981 | 10000 | 1 | 0.968 | 736 |
| 1 atm (760 Torr) = | 101325 | 1.013 | 0.1013 | 10330 | 1.033 | 1 | 760 |
| 1 Torr (mmHg) = | 133 | 0.00133 | 1.33×10-4 | 13.6 | 0.00132 | 0.00132 | 1 |
q Cuando se aplica un "Total Heat" con la
orden "Heat Source" seleccionando varias piezas, ¿se aplica el valor total a
cada pieza, o se divide el valor total por el nº de piezas?:
La última opción es la correcta. En la orden "Source-Total
Heat Release" el valor del "Total Heat Release" se divide por el
nº de piezas seleccionadas y el resultado se asigna a cada pieza. Por ejemplo si se
seleccionan 7 piezas y se aplica un valor total de 7 W entonces cada pieza recivirá 2 W.
Lo primero es cierto con "Volumetric Heat Source" y "Flux
Heat Source". Si se seleccionan múltiples piezas entonces el valor total se
aplica a cada pieza (por ejemplo, 14 Watts/m^3 o 14 Watts/m^2 para cada pieza
seleccionada).
q ¿Qué es "Turbulence Intensity"?. El
valor por defecto es 5%, ¿qué es el porcentaje de turbulencia en el fluido, es decir,
50% sería 50/50 laminar/turbulento?:
El valor de la intensidad es un porcentaje del nivel de
intensidad de turbulencia en fluidos, pero sería un error decir que una intensidad del
50% significa 50% laminar y 50% turbulento. En fluidos el movimiento turbulento es un
fenómeno altamente complejo que a pesar de décadas de intenso estudio e investigación
no ha podido ser caracterizado desde el punto de vista teórico, incluso una simple
definición de turbulencia todavía no está disponible. La estadística es una
herramienta indispensable en el estudio de turbulencia.
Por definición, la Intensidad de Turbulencia
es un coeficiente adimensional definido como:
I = ((u'^2)^.5) /U
donde:
| ((u'^2)^.5) es la desviación estándard de la varianza de los valores principal y fluctuantes del fluido que utiliza valores medios experimentales para el cálculo. |
| U es la velocidad característica escalar del flujo principal, habitualmente la velocidad de corriente libre. |
La turbulencia es un tema complejo y el valor de la intensidad de turbulencia se obtiene casi exclusivamente a partir de datos experimentales. Por desgracia es un valor de prueba-error y hará falta realizar varios cálculos.
Para muchos problemas de fluidos es difícil tener una buena estimación de la turbulencia, por tanto se recomienda dejar por defecto los parámetros de turbulencia. De momento se toman por defecto los valores de intensidad de turbulencia de 0.1% para flujos externos y 5% para flujos internos. Son valores que están bien en muchos casos. Pero hay que tener cuidado con esos valores si aparecen fenómenos como separación del flujo con superficies lisas (por ejemplo el flujo sobre un cilindro o esfera). En EFD.lab la capa límite se considera turbulenta por defecto desde el inicio del cálculo, salvo que se active la opción de flujo laminar.
