哪个坦克会先加油?

CFD模拟解决12辆坦克难题

我们认为我们会觉得有点乐趣,并使用CFD技术解决了我们在互联网上看到的这种“天才”模因,我们认为它比人们更感兴趣。 

考虑到阻止流入“ D”和“ H”的障碍,看来“正确”的答案是“ F”,对吧? 不太快。这个问题实际上是不恰当的,这只是一个讨厌的说法,即没有足够的信息可以肯定地回答。

流体流入和流出每个容器的速度取决于整个系统中的流体液位,套管流量以及流体容器和管道的物理特性。问题说明中缺少此类详细信息。

更重要的是,即使我们有这些详细信息,该问题也不会自动用于纸张计算。要解决该问题,需要根据质量和动量守恒建立一个常微分方程系统(每个储罐一个),然后通过状态空间分析和Laplace变换分析系统响应。取而代之的是,这类复杂的系统通常使用实验流体动力学(EFD)或 计算流体动力学 (差价合约)。

实验流体动力学要求保持几何和动力学 相似性。出于实际目的,在某些EFD模型中很难保持相似性,甚至难以维持,从而使基于实验模型的定性或定量预测变得困难。

在传统CFD的情况下,系统离散化在控制体积的空间网格上,在该网格上根据指定的边界条件强制进行质量和动量守恒,并且通过数值分析迭代地求解所得通量,直到质量和动量平衡低于指定值公差。

一种相对较新的流体模拟方法是通过所谓的 格子波尔兹曼法 (LBM)。 LBM对由虚拟颗粒组成的流体进行建模,其中虚拟颗粒在离散的网格上执行连续的传播和碰撞过程。 LBM的基础是玻耳兹曼方程,它描述了以介观尺度建模的气体的行为,该行为降到了其流体动力极限。在这里我们使用了 XFlow LBM仿真软件。

下面介绍的第一个解决方案是水以1.5 kg / s的速度和22°C的温度从水龙头流出,这是标准外部水龙头流量的典型值。假定所有管道的标称尺寸均为3/4英寸,并且已从拼图图中缩放了容器尺寸。

在这种情况下,直觉似乎适用于水,“正确”的答案是容器F。

接下来显示的模拟的设置与第一个完全相同,不同的是现在建模的流体是乙二醇,该乙二醇比水具有更高的粘度和更低的表面张力。

因此,我们看到,在这种情况下,我们的直觉是不正确的,“正确”的答案现在是容器L。

我们学到了两件事:

  1. 如果要确定预测结果,流体系统需要精确定义。

  2. 流体动力学家可能不应该成为此类难题的目标受众,因为我们可能从字面上理解它们。

在我们的网站上找到更多我们的流体模拟动画 Vimeo页面.

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