1403 / 4 лабораторная работа (стр.45) вариант 19

Содержание отчета

1.Титульный лист.

2.Цель работы.

3.Описание работы.

4.Этапы выполнения работы.

5.Рисунки распределения скорости и температуры воды в теплообменнике.

6.Рисунки распределения скорости и температуры воздуха в теплообменнике.

7.Вывод.

Контрольные вопросы

1. Основные возможности модуля ANSYS Fluent.

2. Какие основные блоки включает в себя ANSYS Fluent?

3.Отличительные особенности ANSYS Fluent.

4.Назовите основные этапы выполнения данной работы.

5.Какие граничные условия задавались в работе?

6.Основные инструменты визуализации расчетов.

2.3.ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО ПАКЕТА ANSYS FLUENT

ВИНЖЕНЕРНОМ АНАЛИЗЕ

ANSYS Fluent является самым мощным инструментом для вычисли-

тельной гидродинамики, позволяющим ускорить и углубить процесс раз-

работки и повышения эффективности любых изделий, рабочие процессы которых связаны с течениями жидкостей и газов. Данный пакет содержит широкий набор моделей, обеспечивающих быстрое получение точных ре-

зультатов для самых разных задач гидро- и газодинамики. Рабочее окно

Fluent представлено на рис. 1.

101

based решателя, позволяющие получать устойчивое и точное решение для практически неограниченного спектра режимов течения.

Для расчета турбулентных потоков доступны следующие модели турбулентности:

–однопараметрическая модель Spalart-Allmaras;

–двухпараметрические модели k-ε, RNG k-ε, Realizable k-ε;

–двухпараметрические k-ω, SST k-ω;

–модели рейнольдсовых напряжений RSM, k-ω RSM;

–модель V2F;

–модели крупных вихрей LES;

–модели неприсоединенного вихря DES.

ANSYS Fluent предлагает современные технологии для совместного решения задач течения жидкости и сопряженного теплообмена. Дополнительные функции включают в себя возможность проводить расчеты теплопроводности через тонкие перегородки, термические сопротивления при контакте, в областях между твердыми телами и через покрытия, на твердых поверхностях. ANSYS Fluent включает в себя богатство моделей, позволяющих рассчитывать все виды радиационного теплообмена между жидкостью и твердым телом. ANSYS Fluent позволяет пользователю выбрать различные спектральные модели для учета зависимости длины волны при проведении расчета.

ANSYS Fluent поддерживает следующие модели:

–ламинарная/турбулентная вынужденная конвекция, включая расчет вязкого трения;

–свободная и смешанная конвекция;

–радиационный теплообмен (DO, DTRM, P1, Rosseland, Surface-to- surface) с учетом полупрозрачности;

–сопряженный теплообмен;

–модель солнечной радиации.

103

Лабораторная работа № 8 ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ В КАНАЛАХ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

Цель работы

Приобретение студентами навыков использования программного инструмента ANSYS – Fluid Flow (Fluent) при проведении термогазодинамического анализа в цилиндрическом канале.

Описание работы

Используя расчетный инструмент Fluid Flow (Fluent), необходимо смоделировать движение жидкой/газообразной среды в цилиндрическом канале (рис. 1, 2, 3) с заданной скоростью V и температурой Tвх на входе и подведенной температурой к стенкам канала Тс (табл. 1). Гравитационными силами и силами трения можно пренебречь.

Рис. 1. Схема канала № 1

Рис. 2. Схема канала № 2

104

Порядок выполнения лабораторной работы

1. В рабочем окне Workbench выбираем расчетный блок Fluid Flow (Fluent) (рис. 4) двойным нажатием ЛКМ.

Рис. 4. Выбор расчетного инструмента Fluid Flow (Fluent)

2.Далее переходим в раздел Geometry для загрузки 3D-модели.

3.В открывшемся окне выбираем File→Import External Geometry File...

(рис. 5), после чего выбираем расчетную геометрию и нажимаем кнопку Открыть. Для того чтобы в окне просмотра отобразилась модель канала, нажимаем кнопку Generate на панели инструментов (рис. 6). После этого окно Geometry можно закрыть или свернуть.

Рис. 5. Импортирование геометрии

106

бираем раздел Create Named Selection, после чего в появившемся окне

вводим имя поверхности «Inlet».

6.Повторяем пункт 5 для соседнего торца канала и вводим имя поверхности «Outlet».

7.Далее выделяем все остальные поверхности и присваиваем им имя

«Wall».

8.Раскрываем вкладку Geometry и меняем имя модели (Solid) на

Fluid.

9.Теперь необходимо построить сеточную модель, в первую очередь уделив внимание пристеночной части. Для этого нажимаем ПКМ на раздел Mesh и выбираем Insert→Inflation. В появившемся нижнем левом окне нажимаем на желтую ячейку No Selection (напротив Geometry) и выбираем геометрию канала (рис. 8), после чего вместо No Selection появится кнопка Apply, на которую нужно нажать.

Рис. 8. Задание параметров пристеночной сеточной модели

10.После этого выделяем наружные стенки канала (удерживая кноп-

ку Ctrl) и нажимаем на No Selection (напротив Boundary)→Apply.

11.Напротив Maximum Layers выставляем значение 5, т. е. мы добавим 5 сеточных шагов от поверхности стенки.

108

12. Далее можно сгенерировать сетку и применить её к следующему блоку, нажав Update в верхней панели. После этого на модель канала должна наложиться сгенерированная сетка (рис. 9). После этого окно Meshing можно закрыть или свернуть.

Рис. 9. Сгенерированная сетка

13. Для перехода в расчетную модель запускаем раздел Setup

в окне Workbench.

14. В появившемся окне (рис. 10) необходимо произвести предварительные настройки.

14.1.Под надписью Dimensions указывается размерность данной задачи (по умолчанию указывается 3D).

14.2.Под надписью Options ставим галочку рядом со строкой Double Precison (двойная точность).

14.3.Для расчета серийного режима под надписью Processing Options ставится отметка напротив Serial. При наличии возможности запуска расчета в параллельном режиме необходимо задействовать метку Parallel

иуказать количество частей Number of Processer, на которые будет разделено решение во время расчета.

После окончания настройки решателя можно нажать кнопку Ok.

109