2 Зміст завдань другої розрахункової роботи

Провести моделювання течії рідини (газу) в каналі найпростішої форми за допомогою програмного комплексу FlowVision. Порівняти отримані результати (величина втрати тиску в каналі) з результатами, прорахованими за відомими залежностями.

Вивести результати в текстовий файл, побудувати графік залежності величини втрати тиску по довжині каналу, а також представити графічні залежності у вигляді «заливки по тиску», «заливки за швидкістю», «вектора швидкості», «спалахи швидкості», «двовимірний графік по тиску».

Вихідні дані вибрати з таблиці 2.1 в залежності від шифру залікової книжки.

Таблиця 2.1

Остання цифра залікової книжки	ω0, м/с	Варіант розрахункової геометрії	Передостання цифра залікової книжки
1	1	1,2	Вода
2	10	1,3	Воздух
3	2	1,4	Вода
4	20	2,4	Воздух
5	3	2,3	Вода
6	30	3,4	Воздух
7	4	1,2	Вода
8	40	1,3	Воздух
9	5	1,4	Вода
0	50	2,4	Воздух

Варіанти розрахункової геометрії вибрати з таблиці 2.2.

Таблиця 2.2

Номер варіанту	Геометрія	Примітки
1
2
3
4

2.1 Короткі відомості про програмний комплекс FlowVision

Програмний комплекс FlowVision призначений для моделювання тривимірних течій рідини і газу в технічних і природних об'єктах, а також візуалізації цих течій методами комп'ютерної графіки.

Моделювання течії включає в себе стаціонарні і нестаціонарні, стискувані, слабостискувані і нестискувані потоки рідини і газу. Використання різних моделей турбулентності та адаптивної розрахункової сітки дозволяє моделювати складні рухи рідини, включаючи течії з сильною закруткою, горінням, течії з вільною поверхнею.

FlowVision має зручний інтерфейс, що дозволяє розглянути імпортовану розрахункову область, розставити на ній граничні умови, задати властивості середовища, параметри розрахунку і виконати інші необхідні дії.

У програмному продукті FlowVision використовується прямокутна (декартова) розрахункова адаптивна сітка з локальним подрібненням, яку можна довільним чином згущувати в потрібних місцях, наприклад, у твердих стінок. Передбачено також ряд критеріїв автоматичного згущення розрахункової сітки, наприклад, в місцях, де мають місце найбільш різкі зміни розрахункових величин.

Процес розрахунку течії рідини включає в себе наступні кроки, що виконуються користувачем:

Створення області розрахунку («геометрії» пристрою) в САПР і імпортування її через формати VRML, IGES, ANSYS або NASTRAN та ін в FlowVision.

Задавання математичної моделі.

Задавання фізичних властивостей.

Задавання параметрів методу.

Задавання граничних умов.

Задавання вихідної розрахункової сітки та критеріїв її адаптації за рішенням і по граничним умовам.

Проведення розрахунку (без участі користувача).

Перегляд результатів розрахунку в графічній формі («візуалізація» результатів розрахунків) і збереження даних у файли.

Розрахунок у FlowVision починається з деякого заданого в якості вихідних даних початкового наближення. Нестаціонарне рішення задачі відшукується без всяких спрощень, після кожної глобальної ітерації обчислюються поля швидкостей і тиску, одержувані після закінчення часу, зазначеного в якості кроку інтегрування. Якщо для розглянутої течії існує стаціонарне рішення, воно виходить в межі, після закінчення досить великої кількості глобальних ітерацій, відповідних достатньо великому проміжку часу.

Зручні засоби постпроцесора дозволяють спостерігати на екрані, як картину течії, так і інтегральні його показники (наприклад, коефіцієнт втрат між зазначеними перерізами), обновлювані після кожної глобальної ітерації (у міру зміни структури потоку з плином часу). Є можливість автоматичного збереження проміжних результатів у вигляді текстових файлів (які в подальшому зручно обробити, наприклад, за допомогою Microsoft Excel), що дозволяє контролювати процес збіжності, а для нестаціонарних течій дозволяє отримувати залежність потрібної величини від часу.

Метою моделювання руху рідини і газу в розрахунковій області є отримання 4 розподілів швидкості, тиску та інших фізичних параметрів рідини (газу). Щоб розрахувати ці параметри, необхідно задати фізичні закони їх зміни, сукупність яких для даного завдання називається математичною моделлю.

Математична модель руху рідини чи газу – це система рівнянь в частинних похідних, що визначають закони збереження (енергії, маси, імпульсу) і рівнянь стану рідини (газу).