FSI-Beispiel 5:
Druckwellenausbreitung 2d-Modellierung
In
einem 2d-axialsymmetrischen Modell wird die Druckstossausbreitung validiert.
Gezielt werden die Materialparameter so gewählt, dass die
Ausbreitungsgeschwindigkeit durch die elastische Rohrwand mit berücksichtigt
werden muss. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle, die lediglich aus
der Fluidkompressibilität (s.
Formel: cf) resultieren würde, wäre 1000 m/s, während die tatsächliche
Ausbreitungsgeschwindigkeit 707 m/s beträgt. Die in der Simulation bestimmte
Ausbreitungsgeschwindigkeit beträgt 700 m/s. Somit wird für dieses komplexes
System nahezu die exakte Wellengeschwindigkeit ermittelt.
Bild
2 zeigt den Verlauf der Druckwelle über der Zeit am Eintritt, in der Mitte und am
Austritt. Die Druckwelle wird im Eintritt durch eine Massenstromänderung
hervorgerufen. Nach ca. 1.5 ms erreicht sie die Rohrmitte bei 1 m. Die
Druckwelle erreicht nach ca. 3 ms den Austritt und wird teilweise mit der dort
entstehenden Saugwelle überlagert.
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