1403 / 4 лабораторная работа (стр.45) вариант 19
.pdf
6. В первую очередь задаем материал своего варианта. Для этого рас-
крываем вкладку Geometry и выбираем модель Solid. В окне Details of "Sоlid" переходим в раздел Material и напротив Assignment (назначение)
выбираем свой материал (рис. 10).
Рис. 10. Выбор материала
7. Теперь необходимо построить сеточную модель. Для этого использу-
ем команду в разделе Defaults окна настроек Defaults of Mesh→Relevance
(фактор плотности сетки в данной работе оставим без изменения) и устано-
вим значение 10. Также изменим параметр Relevance Center (среднее значе-
ние фактора плотности сетки) и выставим значение Fine (мелкая сетка), как представлено на рис. 11.
61
Рис. 11. Задание общего качества конечных элементов
8. Генерируем сетку, нажав Update 
в верхней панели. После этого на модель втулки должна наложиться сгенерированная сетка (рис. 12).
Рис. 12. Сгенерированная сетка
9. Задаем граничные условия.
9.1. Внутренняя поверхность: нажимаем ПКМ на пункт Steady→State Thermal, затем выбираем Insert→Heat Flow. Далее в панели Details of "Heat Flow" устанавливаем значение тепловой мощности Q на поверхности со-
гласно варианту (рис. 13).
62
Рис. 13. Граничные условия на внутренней поверхности
9.2. Внешняя поверхность: по вышеприведенному алгоритму выделяем торцевую поверхность втулки, затем выбираем пункт Steady→State Thermal→Insert→Convection, после чего устанавливаем значение коэффи-
циента теплоотдачи на торцевой поверхности α1 (Film Coefficient) и темпе-
ратуры окружающей среды у поверхности Т1 (Ambient Temperature)
(рис. 14).
Рис. 14. Граничные условия на торцевой поверхности
63
9.3. Наружная поверхность: по приведенному выше алгоритму задаем на наружной поверхности условия конвекции α2 и Т2.
10. Выбираем параметры, которые необходимо рассчитать в ходе ре-
шения поставленной задачи (рис. 15). Нажимаем ПКМ на Solution и вы-
бираем Insert→Temperature.
Рис. 15. Расчетные параметры
11. Запускам расчет. Для этого нажимаем кнопку Solve 
.
12. Сохраняем изображение распределения температуры по втулке
(рис. 16).
Рис. 16. Распределение температуры
64
13. В расчетной области можно наблюдать цветовую линейку темпе-
ратур, которую можно увеличивать (снижая интервал температур между двумя соседними значениями) либо уменьшать (увеличивая интервал тем-
ператур между двумя соседними значениями). Данная процедура осу-
ществляется следующим образом: необходимо выбрать цветовую гамму,
которую будем увеличивать (уменьшать), затем необходимо нажать ЛКМ на данный цвет и нажать на появившийся значок «+» либо «-» (рис. 17),
что соответствует равномерному снижению интервала температур между двумя соседними значениями, либо увеличению данного интервала во всем диапазоне температур на шкале. Если необходимо узнать поле тем-
ператур в сечении тела, то необходимо его разрезать секущей плоскостью,
предварительно повернув 3D-модель в требуемую плоскость. Поворот 3D-
модели в требуемую плоскость осуществляется нажатием ПКМ в области расчета, выбором пункта View и затем соответствующего вида (рис. 18).
Рис. 17. Изменение шкалы температур
65
Рис. 18. Фронтальный вид 3D-модели
14. Рассечение расчетной модели осуществляется следующим образом:
на панели нажимаем кнопку New section Plane 
, затем, нажимая и удерживая ЛКМ в области расчета, проводим секущую линию (рис. 19), причем нажатие ЛКМ является точкой начала линии, а направление линии указывает направление секущей плоскости. В результате получаем сечение втулки в осевом направлении (рис. 20).
Рис. 19. Создание плоскости сечения
66
Рис. 20. Сечение втулки
15. Сохраняем проект в рабочую папку студента. Для этого в окне Workbench нажимаем File→Save to Teamcentr.... После того как сохранились рабочие файлы, создаем архив проекта File→Archive.
16. Пункты 1–15 повторяем для второй схемы согласно варианту.
Содержание отчета
1.Титульный лист.
2.Цель работы.
3.Описание работы.
4.Этапы выполнения работы.
5.Распределение температур рассеченной поверхности.
6.Вывод.
Контрольные вопросы
1.Назовите основные этапы проведения теплового анализа.
2.Какие вы знаете инструменты создания расчетной сетки и какие из них использовали в своей работе?
67
3.Какие вам известны способы задания свойств материалов?
4.Какие свойства материалов необходимо задавать при стационарном тепловом анализе?
5.Какие конечные элементы были вами использованы при построении сетки?
6.Назовите известные вам конечные элементы и предпочтительные для проведения теплового анализа. Ответ обоснуйте.
7.Чем отличается стационарный тепловой анализ от нестационарного?
8.Какие граничные условия возможно задавать в тепловом расчете?
9.Какие возможности реализуются для визуального расчета в тепловом модуле?
10.Что такое метод конечных элементов? Какие методы вам еще из-
вестны?
2.2.ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО ПАКЕТА ANSYS CFX
ВИНЖЕНЕРНОМ АНАЛИЗЕ
ANSYS CFX – программный комплекс, сочетающий уникальные воз-
можности анализа гидрогазодинамических процессов, многофазных пото-
ков, химической кинетики, горения, радиационного теплообмена и многих других направлений. Работа под единой средой Workbench дает возмож-
ность обмениваться данными и результатами напрямую с другими моду-
лями ANSYS, позволяя проводить сопряженный жидкостно-структурный анализ. Широкий спектр физических моделей позволяет найти реальное решение любой промышленной задачи. В дополнение к этому ANSYS
CFX представляет открытую архитектуру и специальные средства для из-
менения всех параметров. Входные данные и результаты могут сохранять-
ся в различных форматах, что обеспечивает легкую интеграцию с суще-
ствующими программными средствами.
68
Рабочее окно Ansys CFX представлено на рис. 1.
Рис. 1. Рабочее окно программы ANSYS CFX:
1 – панель управления; 2 – дерево проекта (основные составляющие проекта);
3 – окно просмотра модели; 4 – окно сообщений системы
Окно просмотра модели включает в себя: контактные параметры,
временные; доменный раздел; параметры расчета; базу материалов; пара-
метры анализа и т. д.
Отличительные особенности данного пакета:
–алгебраический многосеточный метод решения линеаризованных уравнений;
–совместное решение уравнений сохранения момента и массы;
–практически линейная зависимость времени счета от размеров мо-
дели;
– высокие характеристики масштабируемости параллельных расчетов.
69
Лабораторная работа № 6 ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ В КАНАЛЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ
Цель работы
Знакомство с интерфейсом программы ANSYS CFX, освоение мето-
дики газодинамического анализа в данной среде.
Описание работы
Сужающее устройство типа диафрагма установлено в трубе и закреп-
лено. Осевой сдвиг отсутствует. Диафрагма применяется в качестве рас-
ходомерного устройства (рис. 1–3). Граничные условия и геометрические размеры для различных вариантов приведены в табл. 1.
Необходимо получить качественную картину распределения давления по длине трубы и рассчитать перепад давления на сужающем устройстве.
Рис. 1. Расчетная схема № 1
70