Тепловой расчет (нестационарный)

1. Скопировать Turbine_TERM_Stacionar.db в папку TERM. Назвать Turbine_TERM_Nestacionar.db.

2. Зайти в Solution – Analysis Type – New Analysis – поставить Transient (нестационар), OK.

Рисунок 53 – Подготовка к запуску на решение

3. Preprocessor – Loads – Define Loads – Apply – Thermal – Uniform Temp = 20.

Рисунок 54 – Подготовка к нестационарному расчету

4. Затем в Solution – Analysis Type – Sol’n Controls поставить Time at end 200 (200 секунд на Взлетном режиме), Number of substepsb = 20, Write last substep only.

Рисунок 55 – Подготовка к нестационару

В этих же настройках во вкладке Transient поставить галочку около Transient effects и Stepped loading (постепенное приложение нагрузки во времени).

Рисунок 56 – Подготовка к нестационару

5. Запуск на решение. Solution – Solve – Current LS, в появившемся окне OK. Когда появится надпись Solution is done, нажать Close.

6. Просмотр результатов. General Postproc – Plot Results – Contour Plot – Nodal Solution. В появившемся окне выбрать Nodal Solution – DOF Solution – Nodal Temperature, нажать OK. Нажать Save_DB (или в командную строку Save).

Рисунок 57 – Результаты расчетов

Тепловой расчет (моделирование нагревателей)

Задача – подобрать геометрические и тепловые параметры системы с нагревателями: радиус (R_н) и число нагревателей (n), их расположение относительно рабочего колеса (L₁, L₂), температуру. В нашем примере пусть будет R_н=20 мм, n=5, L₁=50, L₂=50, T₁=400^оC, T₂=500^оC, T₃=580^оC, T₄=670^оC, T₅=1205^оC.

Рисунок 58 – Моделирование нагревателей

1. Скопировать Turbine_TERM_Nestacionar.db в папку TERM. Назвать Turbine_TERM_Nestacionar_ISPYTANIE.db.

2. В полученном файле удалить верхнее кольцо. Сначала сетку: Preprocessor – Meshing – Clear – Areas, выбрать Single и левой клавишей мыши нажать на поверхность кольца, ОК.

Рисунок 59 – Результаты расчетов

Затем поверхности и все им принадлежащие компоненты (линии и точки): Preprocessor – Modeling – Delete – Area and Below, выбрать Single и левой клавишей мыши нажать на поверхность кольца, ОК.

3. Создать точку с координатами 0.06, -0.05, 0: Preprocessor – Modeling – Create – Keypoints – In Active CS, присвоить ей номер 1000 (рисунок 60).

Рисунок 60 – Создание новой точки

4. Скопировать данную точку сначала по оси X на 0.01, затем на -0.01, затем по оси Y сначала на 0.01, затем на -0.01.

5. По полученным копированием точкам построить дуги. Preprocessor – Modeling – Create – Lines – Arcs – By End KPs&Rad (дуга по двум точкам, центру и радиусу), затем левой клавишей мыши поочередно щелкнуть на двух точках будущей дуги, нажать ОК, щелкнуть левой кнопкой мыши на центральной точке, снова OK, затем в появившемся окне ввести радиус 0.01, нажать ОК (рисунок 60). Будет создана дуга. Аналогично создать еще три дуги (рисунок 61).

6. По четырем дугам (рисунок 62) построить поверхность: Preprocessor – Modeling – Create – Areas – Arbitrary – By Lines, выбрать четыре дуги и нажать ОК.

7. Ввести в командное окно

mat, 1

type,2

Рисунок 61 – Создание дуги

Рисунок 62 – Создание поверхности по контурам дуг

8. Зайти в Preprocessor – Meshing – Size Cntrls – ManualSize – Lines – Picked Lines, левой клавишей мыши выбрать четыре дуги и нажать ОК.

Рисунок 63 – Разбивка линий на конечное число элементов

9. Построить сетку для круга, имитирующего нагревательный элемент. Preprocessor – Meshing – Mesh – Areas – Free. Нажать OK.

10. Всего должно быть 5 подобных профилей круглой формы (расстояние между каждыми из них 65,25 мм). Необходимо скопировать исходный профиль круга. Выполняем: Preprocessor – Modeling – Copy – Areas, выбираем левой клавишей мыши профиль круглой формы и нажимаем OK, в появившемся окне вводим Number of copies 5 (общее число кругов), DX=0.06525 м (65,25 мм), OK (рисунок 64).

Рисунок 64 – Копирование круглого профиля

11. Отобразить радиационную нагрузку. Сделать Plot – Lines. Затем PlotCtrls – Symbols, в появившемся меню выбрать All Applied BCs, RDSF Emmisivity, Arrows, затем нажать OK.

Рисунок 65 – Отображение радиационной нагрузки

12. Необходимо приложить граничные условия 1 рода к нагревателям круглой формы (температуры). Сверху в эксплуатационной модели – порядка 1203^оС, а снизу – 409^оС. Пусть снизу вверх температуры: 410^оС, 610^оС, 810^оС, 1010^оС, 1210^оС.

На примере нижнего: Preprocessor – Loads – Define Loads – Apply – Thermal – Temperature – On Nodes, в появившемся окне установить тип выбора Box, левой кнопкой мыши вытянуть прямоугольную область выбора на нижний круг, нажать ОК, в появившемся окне выбрать параметр TEMP и поставить значение 410, OK. Аналогично и для других кругов.

Рисунок 66 – Приложение ГУ 1 рода

13. Условие радиационного теплообмена для нагревателей круглой формы. Preprocessor – Loads – Define Loads – Apply – Thermal – Radiation – On Lines, выбрать контур круга (золотой цвет рисунок 67), нажать OK, в появившемся окне задать Emissivity (степень черноты) = 0.9, а Enclosure number 1, OK. Все то же самое и для других нагревателей (0.9 и 1).

14. Запуск на решение. Solution – Solve – Current LS, в появившемся окне OK. Когда появится надпись Solution is done, нажать Close.

15. Просмотр результатов. General Postproc – Plot Results – Contour Plot – Nodal Solution. В появившемся окне выбрать Nodal Solution – DOF Solution – Nodal Temperature, нажать OK. Нажать Save_DB (или в командную строку Save), рисунок 68.

Рисунок 67 – Радиационный теплообмен

Рисунок 67 – Результаты расчетов