4.2.2. Нагрев тела при граничных условиях I рода с переменными теплофизическими свойствами

Отличие от предыдущей задачи состоит в задании теплофизических свойств стали в зависимости от температуры.

ЗАДАНИЕ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

Двойным нажатием левой кнопки мыши выбрать в окне описания задачи название метки блока и заполнить появившееся окно свойств метки блока - пластина поставив галочку у теплопроводности (нелинейный материал) и теплоемкости (зависит от температуры) согласно табл. 2.1 (рис. 4.2.14, 4.2.15).

Рис. 4.2.14. Зависимость коэффициента теплопроводности

от температуры

Рис. 4.2.15. Зависимость удельной теплоемкости от температуры

ПОЛУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ

Выбрать имя задачи в окне свойств. В меню Задача нажать пункт Решить задачу.

В результате получаем цветную карту распределения температуры по толщине пластины (рис. 4.2.16).

Рис. 4.2.16. Распределение температуры по толщине платины в конце нагрева

Чтобы посмотреть распределение температуры от времени нагрева, необходимо выбрать Вид > График по времени (рис. 4.2.17).

Рис. 4.2.17. Изменение температуры теплового центра пластины

со временем

По результатам расчета видно, что при условиях нестационарного режима температура теплового центра пластины равна 975,4 К.

4.3. Решение задач нагрева в программном комплексе FlowVision

Программный комплекс FlowVision – комплексное многоцелевое решение для моделирования трехмерных течений жидкости и газа, созданный командой разработчиков компании ТЕСИС в тесном сотрудничестве с научно-исследовательскими организациями и промышленными предприятиями в России и за рубежом.

FlowVision основан на численном решении трехмерных стационарных и нестационарных уравнений динамики жидкости и газа, которые включают в себя законы сохранения массы, импульса (уравнения Навье-Стокса), уравнения состояния. Для расчета сложных движений жидкости и газа, сопровождаемых дополнительными физическими явлениями, такими, как, турбулентность, горение, контактные границы раздела, пористость среды, теплоперенос и так далее, в математическую модель включаются дополнительные уравнения, описывающие эти явления.

FlowVision использует конечно-объемный подход для аппроксимации уравнений математической модели. Уравнения Навье-Стокса решаются методом расщепления по физическим процессам (проекционный метод MAC). FlowVision основан на следующих технологиях вычислительной гидродинамики и компьютерной графики:

• прямоугольная расчетная сетка с локальным измельчением расчетных ячеек

• аппроксимация криволинейных границ расчетной области методом подсеточного разрешения геометрии

• импорт геометрии из систем САПР и конечно-элементных систем через поверхностную сетку

• ядро программы написано на языке C++

• имеет клиент-серверную архитектуру

• пользовательский интерфейс написан для операционных систем семейства Windows

• система анализ результатов расчетов использует высококачественную графику на основе OpenGL

FlowVision построен на базе единой интегрированной среды, в которой препроцессор, решатель и постпроцессор объединены и работают одновременно. Архитектура программного комплекса FlowVision является модульной, что позволяет легко добавлять новые функциональные возможности и вносить улучшения. В функциональное назначение Препроцессора входит импортирование геометрии расчетной области из систем геометрического моделирования, задание модели среды, расстановка начальных и граничных условий, генерация или импорт расчетной сетки и задание критериев сходимости. После этого управление передается Решателю, который начинает процесс счета. При достижении требуемого значения критерия сходимости процесс счета может быть остановлен. Результаты расчета непосредственно во время счета доступны для Постпроцессора, в котором производится обработка данных – визуализация результатов и сохранение их во внешние форматы данных. Такое построение позволяет проводить моделирование и одновременно, визуализируя значение любой газодинамической переменной, анализировать результаты расчета, менять граничные условия и параметры математической модели.