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

Порядок выполнения лабораторной работы

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

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

3.В открывшемся окне выбираем File→Import External Geometry File... (рис. 2). После чего выбираем расчетную геометрию и нажимаем кнопку Открыть. Для того чтобы в окне просмотра отобразилась модель АВО, необходимо нажать кнопку Generate на панели инструментов (рис. 3). После этого окно Geometry можно закрыть или свернуть.

121

5. В первую очередь дадим имена поверхностям модели АВО. Нажи-

маем один раз ЛКМ на поверхность 1 (рис. 5), после чего один раз нажи-

маем ПКМ на зеленую область. В открывшейся вкладке выбираем раздел

Create Named Selection. Затем в появившемся окне вводим имя поверхно-

сти «in_air».

Рис. 6. Присвоение имен объектам модели

123

8. Перейдем в раздел дерева проекта Connecting→Contacts и прове-

рим количество контактных регионов. В данной работе их должно быть два: 1) воздух – труба; 2) труба – вода. При наличии лишних контактных регионов их необходимо удалить.

9. Теперь необходимо построить сеточную модель.

9.1. Общее качество сетки: в разделе Defaults окна настроек Defaults of Mesh→Relevance (фактор плотности сетки в данной работе оставим без изменения) и установим значение 10. Также изменим параметр Relevance Center (среднее значение фактора плотности сетки) и выставим значение

Fine (мелкая сетка), как представлено на рис. 7.

Рис. 7. Задание общего качества конечных элементов

9.2. Настройка сеточной модели трубы: так как трубка имеет очень маленькую толщину, то для нее необходимо установить индивидуальные размеры элемента. Для этого нажимаем ПКМ на Mesh→Insert→Sizing

124

и выделяем геометрию трубки. После чего напротив Element Size выстав-

ляем значение размера элемента 0,0006 м.

9.3. Сетка в областях соприкосновения воздуха и трубы (для воздуха):

нажимаем ПКМ на раздел Mesh и выбираем Insert→Inflation. В появив-

шемся нижнем левом окне нажимаем на желтую ячейку No Selection

(напротив Geometry) и выбираем геометрию воздуха (рис. 8), после чего вместо No Selection появится кнопка Apply, на которую нужно нажать.

После этого выделяем поверхность соприкосновения воздуха и трубы (для удобства геометрию трубы и жидкости лучше скрыть Hide body (F9))

и нажимаем на No Selection (напротив Boundary)→Apply. Напротив Maximum Layers выставляем значение 5, т. е. мы добавим 5 сеточных шагов от поверхности стенки.

Рис. 8. Задание параметров пристеночной модели конечных элементов

9.4. Сетка в области соприкосновения воды и трубы (для воды): по-

вторим операции 9.2–9.3 для поверхности контакта жидкости и трубы.

10. Далее можно сгенерировать сетку и применить её к следующему блоку. Для этого нажимаем Update в верхней панели. На модель

125

канала должна наложиться сгенерированная сетка (рис. 9). После этого окно Meshing можно закрыть или свернуть.

Рис. 9. Сгенерированная сетка

11. Для перехода в расчетную модель запускаем раздел Setup

в окне Workbench.

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

–под надписью Dimensions указываем размерность (по умолчанию указывается 3D);

–под надписью Options ставим галочку рядом со строкой Double Precison (двойная точность);

–для расчета серийного режима под надписью Processing Options ставим отметку напротив Serial. При наличии возможности запуска расче-

та в параллельном режиме необходимо задействовать метку Parallel и указать количество частей Number of Processer, на которые будет разделено решение во время расчета.

После окончания настройки решателя можно нажать кнопку Ok.

126

–tube (solid): copper,

–liquid (fluid): kerosene-liquid.

18. Определяем граничные условия модели. Переходим в раздел

Boundary Conditions и задаем тип поверхности и её характеристики: 1) «in_air»:

Type: velocity-inlet.

Momentum→Velocity Magnitude (m/s): 2.

Thermal→Temperature (k): 293.

2) «in_liq»:

Type: velocity-inlet.

Momentum→Velocity Magnitude (m/s): 0.1.

Thermal→Temperature (k): 363.

3)«out_air»: Type: pressure-outlet. Остальные настройки без изменений.

4)«out_liq»: Type: pressure-outlet. Остальные настройки без изменений.

5)«sim_air»: Type: symmetry.

6)«sim_liq»: Type: symmetry.

7)«sim_tube»: Type: symmetry.

На этом задание граничных условий закончено.

19. Оставляем без изменения параметры расчета Solution Methods

в дереве проекта.

20. Переходим в раздел Solution Initialization в дереве проекта.

Оставляем опцию Hybrid Initialization по умолчанию и нажимаем

Initialize.

21. Переходим в раздел Run Calculation в дереве проекта. Под надпи-

сью Number of Iteration (количество итераций) вводим значение 200 и на-

жимаем Calculate.

22. По окончании расчета появится сообщение Calculation complete.

Нажимаем Ok. Окно ANSYS Fluent можно закрыть или свернуть.

129

23. Для того чтобы вывести результаты, запускаем раздел Results

. В открывшемся окне (рис. 12) необходимо будет вы-

вести распределение по сечению температуры и скорости потока в канале.

Рис. 12. Окно CFD-Post

24. Создаем контур распределения температуры воздуха. Для этого нажимаем Contour . В появившемся окне вво-

дим имя контура «Temperature Plane Air» и нажимаем Ok. После чего за-

даем настройки контура, как представлено на рис. 13. Нажимаем Apply.

25. Чтобы сориентировать контур перпендикулярно камере, необхо-

димо нажать ПКМ на свободный участок окна просмотра и выбрать Predefined Camera→View From + Z. Для поворота сечения на 90о использует-

ся, координатная ось внизу экрана. Итоговое изображение размещается в центре окна просмотра, как показано на рис. 14.

130