Билет № 14

1. Этапы программирования и моделирования.

Первый этап — постановка задачи включает в себя стадии: описание задачи, определение цели моделирования, анализ объекта. Определение цели моделирования. На этой стадии необходимо среди многих характеристик (параметров) объекта выделить существенные. Анализ объекта подразумевает четкое выделение моделируемого объекта и его основных свойств. Второй этап — формализация задачи связан с созданием формализованной модели, то есть модели, записанной на каком-либо формальном языке. В общем смысле формализация — это приведение существенных свойств и признаков объекта моделирования к выбранной форме. Формальная модель - это модель, полученная в результате формализации. Третий этап — разработка компьютерной модели начинается с выбора инструмента моделирования, другими словами, программной среды, в которой будет создаваться и исследоваться модель. Четвертый этап — компьютерный эксперимент включает две стадии: тестирование модели и проведение исследования. Тестирование модели — процесс проверки правильности построения модели . Исследование модели : К этой стадии компьютерного эксперимента можно переходить только после того, как тестирование модели прошло успешно, и вы уверены, что создана именно та модель, которую необходимо исследовать. Пятый этап — анализ результатов является ключевым для процесса моделирования. Именно по итогам этого этапа принимается решение: продолжать исследование или закончить.

2. Моделирование Эйлеровой многофазности.

Задание физических моделей (Setting up the Physics Models)

Многофазные модели турбулентности (multiphase turbulence models) доступны для выбора, как только будут выбраны модели многофазного течения и модели материала. Это выполняется, используя диалоговое окно «Выбор физической модели» (Physics Model Selection), как описывается ниже.

• Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Континуумы > Физический континуум 1» (Continua > Physics 1) и выберите «Выбрать модели» (Select Models).

Появится диалоговое окно «Выбор физической модели 1» (Physics 1 Model Selection).

• Отмените выбор двумерной модели (Two-Dimensional).

• Поскольку геометрия является осесимметричной, выберите «Осесимметричную» (Axisymmetric) модель для «Пространства» (Space).

• «Стационарный» (Steady) в группе «Время» (Time).

• «Многофазная смесь» (Multiphase Mixture) в группе «Материал» (Material). СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Версия 8.02 Тьюториалы по многофазным течениям. Кипение по Бартоломею в трубе Дата: 11.04.2013

6 Модели «Эйлеровой многофазности» (Eulerian Multiphase) и «Многофазного взаимодействия» (Multiphase Interaction) будут выбраны автоматически.

• Выберите «Многофазное разделенное течение» (Multiphase Segregated Flow) в группе «Многофазная модель» (Multiphase Model);

Модель «Многофазного уравнения состояния» (Multiphase Equation of State) будет выбрана автоматически.

• Выберите «Турбулентный» (Turbulent) в группе «Вязкостный режим» (Viscous Regime);

• Выберите «Фазовую сопряженную энергию жидкости» (Phase Coupled Fluid Energy), а также «Силу тяжести» (Gravity) в группе «Дополнительные модели» (Optional Models).

• Нажмите «Закрыть» (Close).

Папка «Физический континуум 1 > Модели» (Physics 1 > Models) в дереве задачи будет выглядеть так, как показано на рисунке ниже.

Создание фаз и выбор моделей фаз

(Creating Phases and Selecting Phase Models)

Двумя фазами, которые движутся в сечении вертикальной трубы, являются вода и пар (steam). Они будут определены посредством создания новых фаз внутри модели СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Версия 8.02 Тьюториалы по многофазным течениям. Кипение по Бартоломею в трубе Дата: 11.04.2013

7 Эйлеровой физики (Eulerian physics model). Затем будут выбраны соответствующие свойства материала.

Сначала создадим жидкую фазу (liquid phase).

• Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Физический континуум 1 > Модели > Эйлерова многофазность > Эйлеровы фазы» (Physics 1 > Models > Eulerian Multiphase > Eulerian Phases) и выберите «Новый» (New).

• Переименуйте папку «Эйлеровы фазы > Фаза 1» (Eulerian Phases > Phase 1) на «Вода» (Water).

• Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Вода > Модели» (Water > Models) и выберите «Выбрать модели…» (Select Models…).

В диалоговом окне «Выбор модели воды» (Water Model Selection):

• Убедитесь, что модель турбулентности (Turbulence) уже выбрана.

• Выберите «Жидкость» (Liquid) в группе «Материал» (Material). Модель «Осредненного по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса» (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) будет выбрана автоматически.

• Выберите модель «K-Epsilon Турбулентности» (K-Epsilon Turbulence) в группе «Модель турбулентности, осредненная по Рейнольдсу» (Reynolds-Averaged Turbulence).

• Выберите стандартную модель «K-Epsilon Турбулентности» (Standard K-Epsilon Turbulence) в группе «Модели турбулентности K-Epsilon). «Пристеночная модель для больших y+» (High y+ Wall Treatment) будет выбрана автоматически.

• Выберите «Постоянная плотность» (Constant Density) в группе «Уравнение состояния» (Equation of State).

• Нажмите «Закрыть» (Close).

Затем будет создана газовая фаза (gas phase).

• Создайте вторую фазу и переименуйте ее в «Пар» (Steam).

• Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Пар > Модели» (Steam > Models) и выберите «Выбрать модели…» (Select Models…).

• В диалоговом окне «Выбор модели фазы» (Phase Model Selection):

• Выберите «Газ» (Gas) в группе «Материал» (Material).

Модель «Осредненного по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса» (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) будет выбрана автоматически.

• Отмените опцию «Автоматический выбор рекомендованных моделей» (Auto-select recommended models).

• Выберите модель «K-Epsilon Турбулентности» (K-Epsilon Turbulence) в группе «Модель турбулентности, осредненная по Рейнольдсу» (Reynolds-Averaged Turbulence).

• Выберите стандартную модель «K-Epsilon Турбулентности» (Standard K-Epsilon Turbulence) в группе «Модели турбулентности K-Epsilon).

• Отметьте галочкой опцию «Автоматический выбор рекомендованных моделей» (Auto-select recommended models).

«Пристеночная модель для больших y+» (High y+ Wall Treatment) будет выбрана автоматически.

• Выберите «Постоянная плотность» (Constant Density) в группе «Уравнение состояния» (Equation of State).

• Выберите «Разделенная энергия жидкости для температуры» (Segregated Fluid Temperature) в группе «Энергия» (Energy). СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Версия 8.02 Тьюториалы по многофазным течениям. Кипение по Бартоломею в трубе Дата: 11.04.2013

8 • Нажмите «Закрыть» (Close).

• Переименуйте папку «Пар > Модели > Газ > Воздух» (Steam > Models > Gas > Air) в Steam.

Папка «Эйлеровы фазы» (Eulerian Phases) будет выглядеть следующим образом:

Теперь изменим свойства материала для каждой фазы. Начнем с фазы воды.

• Выберите «Вода > Модели > Жидкость > H2O > Свойства материала > Плотность > Константа» (Water > Models > Liquid > H20 > Material Properties > Density > Constant). В окне свойств (Properties) установите «Значение» (Value) на 780.66 kg/m^3. СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Версия 8.02 Тьюториалы по многофазным течениям. Кипение по Бартоломею в трубе Дата: 11.04.2013

9

• Используя ту же самую технику, задайте следующие свойства для фазы воды. Свойство материала (Material Property)	Значение (Value)
Динамическая вязкость (Dynamic Viscosity)	1.004E-4 Pa-s
Теплота образования (Heat of Formation) (Энтальпия насыщения) (Saturation Enthalpy)	1609759 J/kg
Удельная теплоемкость (Specific Heat)	4942.2 J/kg-K
Стандартная температура состояния (Standard State Temperature) (Температура Насыщения) (Saturation Temperature)	615.25 K
Теплопроводность (Thermal Conductivity)	0.6067 W/m-K