COMSOL. Решение уравнения теплопроводности в потоке жидкости

[sergey zhukov]

Столкнулся с таким эффектом.

Если взять спокойную жидкость с малой теплопроводностью, выделить в ней некоторый объем жидкости и назначить ему в качестве начальных условий повышенную температуру, то кондуктивная теплопроводность в жидкости почти отсутствует, начальные условия практически сохраняются. Это ожидаемо и понятно.

А если взять все то же самое, но в движущемся плоско-параллельном потоке, то результат совсем другой: в направлении движения температурное поле быстро размывается:


Здесь на первой картинке движущемся квадратом выделены движущиеся частицы жидкости. Из физических соображений поле температур должно четко за ним следовать, но это явно не так (на средней картинке степень размытия хорошо видна). На последней картинке приведена расчетная сетка. Она достаточно мелкая, как мне кажется, чтобы такого эффекта не было. Поток рассчитывается, как ламинарный, никакой турбулентной теплопроводности быть не должно.

Я так думаю, это погрешность численного расчета, когда поле температур пересчитывается из одних узлов сетки в другие. Или тут что-то другое? Наверняка это и в другом ПО для численного моделирования гидродинамики можно увидеть?

[Dan B-Yallay]

Comsol позволяет менять параметры сетки по разным направлениям? Если да, то я бы попробовал укрупнить ее (раза в 3-4) в направлении движения потока и посмотреть, что получится.

[worm2]

Мне кажется, это размытие почти неизбежно при перерасчёте разрывной функции из лагранжевых координат (система отсчёта, привязанная к частицам жидкости) в эйлеровы (неподвижная сетка).
Если только шаг по координате, вдоль которой происходит движение, сделать равным шагу по времени, умноженному на скорость движения. Если такое возможно, тогда получится этого избежать.
Хотя по другой координате видно, что тоже расплывается. Это не объяснить пересчётом в эйлеровы координаты. Возможно, всё-таки кондуктивная компонента так учитывается. Ну или диффузия какая-нибудь.