Natuurlijk, ik help je graag bij het ontwerpen van een Fortran-programma voor de simulatie van vloeistofdynamica in een pijpsysteem. Hieronder vind je een basisstructuur en enkele richtlijnen, evenals tips voor visualisatie en interpretatie. 1. Basisstructuur van het Fortran-programma a. Parameters definiëren ```fortran program vloeistofdynamica_simulatie implicit none ! Parameters real :: diameter = 0.05 ! Pijpdiameter in meters real :: inlaat_snelheid = 0.5 ! Inlaat snelheid in m/s real :: rho = 1000.0 ! Dichtheid van water in kg/m^3 real :: mu = 0.001 ! Viscositeit van water in Pa.s ! Geometrie en discretisatie integer, parameter :: N = 100 ! Aantal discretisatiepunten langs de pijp real :: lengte = 10.0 ! Lengte van de pijp in meters real :: dx = lengte / N ! Stapgrootte ! Variabelen integer :: i real, dimension(N) :: x ! Posities langs de pijp real, dimension(N) :: u ! Snelheidsprofiel real :: Re ! Re number ! Initialisatie do i = 1, N x(i) = (i - 1) * dx end do ! Initieer de snelheidsprofiel (bijvoorbeeld uniform) u = inlaat_snelheid ! Re berekenen Re = rho * inlaat_snelheid * diameter / mu print *, 'Reynolds number:', Re ! Simulatie (voorbeeld: eenvoudige stroom, geen complexe dynamiek) ! Hier kun je een iteratie of numerieke oplossing toevoegen ! Output resultaten do i = 1, N print *, x(i), u(i) end do end program vloeistofdynamica_simulatie ``` b. Uitbreidingen en detail - Gebruik de Navier-Stokes vergelijkingen voor een meer gedetailleerde simulatie. - Pas de snelheidsprofielen aan op basis van stromingswetten (bijvoorbeeld parabolisch profiel voor laminaire stroming). - Voeg tijdsafhankelijke simulaties toe indien nodig. 2. Visualisatie van stromingspatronen - Exporteer de resultaten naar een bestand (bijvoorbeeld CSV) voor visualisatie in externe tools zoals Excel, MATLAB, of Python (matplotlib). - Gebruik Visualisatietools om snel inzicht te krijgen: ```fortran ! Schrijf data naar bestand open(unit=10, file='stroming.csv') write(10,*) 'Positie', 'Snelheid' do i=1,N write(10,*) x(i), u(i) end do close(10) ``` - In Python of een ander programma kun je de gegevens inlezen en plotten: ```python import matplotlib.pyplot as plt import csv x = [] u = [] with open('stroming.csv', 'r') as csvfile: reader = csv.reader(csvfile) next(reader) # overslaan koptekst for row in reader: x.append(float(row[0])) u.append(float(row[1])) plt.plot(x, u) plt.xlabel('Positie (m)') plt.ylabel('Snelheid (m/s)') plt.title('Snelheidsprofiel in de pijp') plt.show() ``` 3. Effectieve interpretatie van resultaten - **Reynolds getal:** bepaalt of de stroming laminaire of turbulente is. - **Snelheidsprofiel:** een parabolisch profiel wijst op laminaire stroming; een vlak profiel op turbulentie. - **Verlies en drukval:** kan afgeleid worden uit de snelheidsveranderingen en viscositeit. - **Visuele analyse:** bekijk de snelheidsverdeling, drukverliezen, en stromingspatronen om inzicht te krijgen in de efficiëntie en eventuele problemen in het systeem. 4. Aanvullende tips - Overweeg het gebruik van bestaande CFD-software voor complexe simulaties. - Experimenteer met verschillende parameters (bijvoorbeeld turbulentie modellen) voor meer realistische resultaten. - Documenteer je code en resultaten goed voor latere analyse. Als je verdere hulp nodig hebt bij het specificeren van de numerieke methoden of het uitbreiden van de simulatie, laat het gerust weten!

Hier is een basisopzet voor een Fortran-programma voor pijpstromingsimulatie, inclusief visualisatie- en interpretatierichtlijnen: ```fortran program pijpstroming implicit none ! Parameters real, parameter :: diameter = 0.05 ! Pijpdiameter (m) real, parameter :: dichtheid = 1000.0 ! Waterdichtheid (kg/m³) real, parameter :: viscositeit = 1e-6 ! Kinematische viscositeit water (m²/s) real, parameter :: inlaat_snelheid = 0.5 ! Inlaatsnelheid (m/s) real, parameter :: pijplengte = 1.0 ! Lengte van de pijp (m) integer, parameter :: n_stappen = 1000 ! Aantal ruimtelijke stappen integer, parameter :: t_stappen = 10000 ! Aantal tijdstappen ! Variabelen real :: snelheid(n_stappen), druk(n_stappen) real :: dx, dt, reynolds integer :: i, t ! Initialisatie dx = pijplengte / n_stappen reynolds = (inlaat_snelheid * diameter) / viscositeit print *, "Reynoldsgetal: ", reynolds ! Snelheidsprofiel initialiseren snelheid = inlaat_snelheid druk = 0.0 ! Hoofdsimulatie-loop do t = 1, t_stappen ! Eenvoudige stromingsvergelijking (vereist uitbreiding) do i = 2, n_stappen-1 snelheid(i) = snelheid(i) - dt * (druk(i+1) - druk(i-1)) / (2 * dx * dichtheid) end do ! Randvoorwaarden snelheid(1) = inlaat_snelheid ! Inlaat snelheid(n_stappen) = snelheid(n_stappen-1) ! Uitlaat ! Uitvoer elke 1000 stappen if (mod(t, 1000) == 0) then call export_gegevens(snelheid, druk, n_stappen, t) end if end do contains subroutine export_gegevens(snelheid, druk, n, tijdstap) real, intent(in) :: snelheid(:), druk(:) integer, intent(in) :: n, tijdstap integer :: i character(len=50) :: bestandsnaam write(bestandsnaam, '("stroming_", I4.4, ".dat")') tijdstap open(unit=10, file=bestandsnaam, status='replace') do i = 1, n write(10, *) i*dx, snelheid(i), druk(i) end do close(10) end subroutine export_gegevens end program pijpstroming ``` **Belangrijke verbeterpunten voor het programma:** - Implementeer de Navier-Stokes-vergelijkingen volledig - Voeg druk- en snelheidskoppeling toe (SIMPLE-algoritme) - Gebruik geschikte stabiliteitscriteria (CFL-voorwaarde) **Visualisatiemethoden:** 1. **Data-export voor externe tools:** - Exporteer naar VTK-formaat voor ParaView - Gebruik Python met Matplotlib/Plotly voor grafieken - CSV-formaat voor data-analyse 2. **Basisvisualisaties:** ```python # Python voorbeeld met matplotlib import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np data = np.loadtxt('stroming_1000.dat') positie, snelheid, druk = data.T plt.figure(figsize=(12,4)) plt.subplot(1,2,1) plt.plot(positie, snelheid) plt.title('Snelheidsprofiel') plt.xlabel('Positie (m)') plt.ylabel('Snelheid (m/s)') plt.subplot(1,2,2) plt.plot(positie, druk) plt.title('Drukverdeling') plt.xlabel('Positie (m)') plt.ylabel('Druk (Pa)') plt.show() ``` **Resultaatinterpretatie:** 1. **Stromingstype bepalen:** - Reynoldsgetal ≈ 25.000 (turbulente stroming) - Verwacht ontwikkelde stroming na voldoende pijplengte 2. **Te analyseren parameters:** - Snelheidsprofiel ontwikkeling - Drukverlies over pijplengte - Grenslaagontwikkeling - Eventuele terugstroming of separatie 3. **Validatiestappen:** - Vergelijk met Poiseuille-stroming (laminair) - Controleer massabehoud - Vergelijk drukval met empirische formules (Darcy-Weisbach) **Praktische tips:** - Start met een vereenvoudigd 1D-model - Verhoog complexiteit geleidelijk - Gebruik dimensieanalyse voor schaling - Documenteer alle aannames en benaderingen Dit vormt een solide basis voor verdere ontwikkeling van je pijpstromingssimulatie.