Analysemerkmale

• 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

• die Dichte ist

• 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® 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	2018: Build 20170308	% Fehler	2019: Build 20180130	% Fehler
	16.178	16.191	0.079	16.185	0.04399
	0.823	.825	.243	.825	.243
	19.617	19.666	.251	19.651	.175
	0.119	.120	.840	.120	.840