Eigenschaften
- Stationär
- Interne 2D-Strömung
- Laminar
- Nicht kompressibel
- Natürliche Konvektion
Verweis
Davis, G. De Vahl und Jones, I.P., "Natural convection in a square cavity: a comparison exercise", Inter. Jour. for Num. Meth. in Fluids, 3, (1983).
Problembeschreibung
Temperatur- und Geschwindigkeitsverteilungen werden für eine laminare, durch natürliche Konvektion bedingte Strömung in einer quadratischen Kavität berechnet. Die obere und untere Wand sind isoliert und die linke und rechte Wand haben fixe Temperaturen, die sich um 1 K unterscheiden.
Die Rayleighzahl wird berechnet aus:
-
ist der Koeffizient der volumetrischen Dehnung, definiert als: 
- g ist die Beschleunigung der Schwerkraft
-
ist die Dichte -
ist die spezifische Wärme - L ist die Länge der Kavität
-
und 
sind die Temperaturen der linken bzw. rechten Wand - K ist die Wärmeleitfähigkeit des Fluids
-
ist die Viskosität. - Hier beträgt die Rayleighzahl 10,000.
Dieses Problem wird analysiert, um die Fluidströmungs- und Wärmeübertragungs-Modellierfähigkeiten von Autodesk Simulation CFD zu überprüfen. Die Genauigkeit wird durch den Vergleich der Geschwindigkeitskomponenten an bestimmten Positionen in der Kavität beurteilt. Geschwindigkeiten und Koordinaten werden gemäß Davies, et al. (1983) wie folgt normalisiert:
Geometrie und Randbedingungen
Ergebnisse
Durch Verwendung der oben definierten Ausdrücke für 
, 
, 
und 
werden die folgenden Ergebnisse berechnet:
| Benchmark | 2014: Build 20130102 | % Fehler | 2015: Build 20131223 | % Fehler | |
|
16.178 | 15.862 | 1.952 | 15.862 | 1.952 |
|
0.823 | 0.826 | 0.404 | 0.826 | 0.404 |
|
19.617 | 19.458 | 0.809 | 19.458 | 0.809 |
|
0.119 | 0.113 | 4.373 | 0.113 | 4.373 |