Ēkas siltumfizikālo procesu kompleksā analīze - VTPMML

Cits bezdimensionāls parametrs – Prandtļa skaitlis Pr raksturo attiecību starp kustībasdaudzuma molekulārās pārneses un siltuma pārnesi siltumvadīšanas ceļā intensitātēm (jeb ātrumu untemperatūru laukiem plūsmā). Tas sastāv tikai no fizikāliem parametriem un ir atkarīgs no videstermodinamiskā stāvokļa (Incropera, DeWitt, 2002):kur:Pr ca / , (4.14)– kinemātiskās viskozitātes koeficients (m 2 s -1 ). Prandtļa skaitlis parāda attiecību starptermisko un ātruma robeţslāņiem, pie Pr=1 robeţslāņi sakrīt. Gadījumā, ja šis skaitlis ir mazs,temperatūra izplatās ātrāk par impulsa izplatīšanās ātrumu un termiskā robeţslāņa biezums ir daudzlielāks par ātruma robeţslāņi, piem., šķidros metālos. Divatomu gāzēm un gaisam apskatītā telpā tāPr vērtība ir ~0,72, bet trīsatomu un vairākatomu gāzēm robeţās no 0,75 līdz 1,0. Tādējādi varizdarīt secinājumi, ka temperatūras un ātruma robeţslāņu biezumi laminārā plūsmā ir salīdzināmi.Ir ļoti svarīgi novērtēt arī trešo bezdimensionālo līdzības kritēriju – Reinoldsa skaitli Re, koizmanto plūsmas hidrodinamiskā reţīma noteikšanai, tas pēc definīcijas ir attiecība starp inerciāliemspēkiem un molekulāro berzi jeb viskoziem spēkiem (Incropera, DeWitt, 2002):v l v l Re , (4.15) kur l ir raksturīgais garums/izmērs (m). Reinoldsa skaitli var izteikt arī kā divu iepriekšminēto skaitļuattiecību:Re Pe/ Pr . Pie maziem Re skaitļiem gāzes vai šķidruma plūsmas reţīms ir laminārs,sasniedzot kritisko lielumu iestājas pārejas reţīms, bet pie lieliem skaitļiem plūsma kļūst turbulenta.Atkarībā no plūsmas veida pāreja var notikt pie daţādām Re skaitliskām vērtībām, piem., apaļācaurulē pie Re>2000 un atsevišķos gadījumos šis kritērijs var būt arī lielāks – līdz pat 10000 unvairāk, taču tādās plūsmās ir ļoti nestabilas, pāreja uz turbulento reţīmu notiek pie mazākāsperturbācijas.Pie modelējamās telpas raksturīgā izmēra 3 m, gaisa blīvuma un viskozitātes no tabulas 4.6 unsagaidāmiem raksturīgiem ātrumiem ar kārtu 5 cm s -1 izriet, ka Reinoldsa skaitlis pārsniedz 8000, vēllielākās vērtības raksturo plūsmas pie sildītāja virsmas vai spraugās gar loga rāmi. Gaisa plūsmasreţīms pie šādiem Re lielumiem ir turbulents un ir nepieciešams izmantot kādu no turbulencesmodeļiem. Izveidotajos modeļos tiek izmantotas divas pieejas – agrāk plaši izmantotais k-turbulences modelis 2D aprēķinu gadījumā, kas bija implementēts ANSYS/FLOTRANprogrammatūrā, un SST modelis jaunākos telpas modeļa 3D variantos, lietojot jaunākās paaudzesprogrammatūru ANSYS/CFX. Apskatīsim minēto turbulences modeļu pamatprincipus.Plaši izmantotais pusempīriskais k-modelis ir bāzēts uz turbulentās kinētiskās enerģijas k untās disipācijas ātruma pārneses vienādojumu risinājumu. Šī modeļa pamatā ir pieņēmums, ka180