Fluent inс. Документация к программному обеспечению. FLUENT, GAMBIT. Краткое описание программного комплекса CFD с уроками (на русском языке)

Подождите немного. Документ загружается.

1.6.7. Решение. Часть 6

1.6.8. Решение. Часть 7

1.6.9. Решение. Часть 8

1.6.10. Решение. Часть 9

1.6.11. Решение. Часть 10

1.6.1. Постановка задачи

На рис. 1.2 представлен изогнутый канал с патрубком, через который подается подогретая

жидкость. Необходимо построить геометрию области исследования и разностную сетку

для изогнутого канала. Такая геометрическая конфигурация встречается в

трубопроводных системах на электростанциях и в обрабатывающей промышленности.

Зачастую важным является определение поля течения и температуры в областях

смешивания для того, чтобы правильно выстраивать соединения (стыки).

В этой лабораторной работе пользователь научится:

• создавать вершины;

• создавать изогнутые кривые (арки), указывая центр кривизны и конечные точки;

• создавать прямые линии (рёбра) между вершинами;

• разделять арки, используя вершину;

• создавать грани из рёбер;

• задавать распределение узлов сетки на рёбрах;

• создавать структурированную сетку на гранях;

• создавать неструктурированную сетку;

• ставить граничные условия для построенной геометрии;

• экспортировать сетку.

Геометрия, для которой необходимо построить сетку, изображена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Геометрия расчётной области

Холодная жидкость поступает из большего отверстия, а тёплая – через малый канал (T

). Таким образом происходит смешение двух жидкостей с разными температурами.

1.6.2. Решение: часть 1

Шаг 1: Выбор решателя

Делаем выбор программы-решателя, которая будет использоваться для расчёта

гидродинамики и теплообмена: Solver → Fluent 5/6

Выбор решателя определяет различные опции, которые доступны в пунктах меню

препроцессора (например, доступные типы граничных условий в меню Specify

Boundary Types). Выбранный решатель отображается в заголовке графического

интерфейса GAMBIT.

1.6.3. Решенеи: часть 2

Шаг 2: Построение опорных узлов

Создадим узлы для того, чтобы определить границу большего по сечению канала.

TOOLS

→

COORDINATE

SYSTEM

→

DISPLAY

GRID

Эта последовательность команд открывает меню Display Grid

1. Проконтролируйте, чтобы опция Visibility была выбрана. Это обеспечит

видимость сетки на заднем фоне, после того как она будет создана.

2. Выберем X (по умолчанию) справа для опции Axis.

3. Введем значение Minimum – 32, значение Maximum – 32, а Increment – 16.

4. Нажмем кнопку Update list. Тем самым будет произведено создание сетки

на заднем фоне с четырьмя ячейками в направлении x и заполнится список

XY_plane X Values.

5. Выберем Y слева для опции Axis.

6. Введем значение Minimum – 32, значение Maximum – 32, а Increment – 16.

7. Нажмем кнопку Update list. В результате будет создана сетка на заднем

фоне с четырьмя ячейками в направлении y и выполнено заполнение списка

XY_plane Y Values.

8. Убедимся, что пункт Snap под надписью Options выбран. Таким образом,

вершины, которые будут созданы далее, окажутся привязаными к точкам

на сетке, где пересекаются сеточные линии.

9. Выберем Lines справа от надписи Grid. После этого сетка будет

отображаться с помощью линий, а не точек.

10. Нажмем Apply. GAMBIT создаст в графическом окне сетку 44. Чтобы

увидеть всю сетку, необходимо уменьшить масштаб отображаемой

области. Для этого при нажатой правой кнопке мыши в графическом окне

передвигаем курсор вертикально вверх.

11. Нажав Ctrl + правая кнопка мыши, выделим 9 точек, которые изображены

на рис. 1.3.

можно использовать клавишу UNDO, если были выделены не

те вершины.

Рис. 1.3. Вершины в точках пересечения сеточных линий

Отключим опцию Visibility меню Display Grid и нажмем Apply. Таким образом, в

графическом окне останутся только выделенные девять точек.

1.6.4. Решение: часть 3

Шаг 3: Построение арок для изгиба

I. Создадим арку следующим образом:

GEOMETRY

→

EDGE

→

CREATE

EDGE

Эта последовательность команд откроет меню построения арки.

1. Оставим метод построения Method по умолчанию. Заметим, что окно

списка End-Points выделено жёлтым цветом. Жёлтый цвет означает, что

это поле в меню Create Real Circular Arc является активным и любая

выбранная вершина будет помещена в этот список.

2. Нажатием Shift + левая клавиша мыши выберем в графическом окне

вершину E. Выбранная вершина поменяет свой цвет на красный, а её имя

появится в списке Center под Vertices.

3. С помощью левой кнопки мыши укажем на поле, расположенное справа от

списка End-Points, чтобы подтвердить выбор точки E и сделать список End-

Points активным. После этого список End-Points примет жёлтый цвет,

т.е. станет активным.

4. Нажатием Shift + левая клавиша мыши выберем в графическом окне

вершины F и D (они станут красного цвета).

5. Нажмем кнопку Accept, чтобы принять выделение и построить арку.

II. Построим ещё одну арку на основе вершин G и B, проделав аналогичные действия.

1.6.5. Решение: часть 4

Шаг 4: Построение прямых рёбер

Создайте прямые рёбра для большего канала.

GEOMETRY

→

EDGE

→

CREATE

EDGE

1. Нажатием комбинации клавиш Shift + левая кнопка мыши поочерёдно

выберем в графическом окне вершины D, C, A и B и нажмем Apply, чтобы

утвердить выделение и построить рёбра.

2. Проделаем аналогичные действия для другого набора точек (F, H, I, G).

1.6.6. Решение: часть 5

Шаг 5: Построение малого канала, примыкающего к основному

На этом шаге создадим вершины на внешнем радиусе изгиба и разделим большую

арку на три меньших. Затем построим вершины для входного отверстия малого

канала и его образующие.

I. Создаем вершины на внешнем радиусе изгиба и делим арку на три части:

GEOMETRY

→

EDGE

→

SPLIT/MERGE

EDGES

1. Выберем большую арку и разделим её, используя активное окно Edge.

Заметим, что выбирать рёбра также можно в графическом окне.

2. Если нажать правой кнопкой мыши на чёрную стрелку справа от надписи

Edge в меню Split Edge, то откроется меню Edge List.

3. Выберем edge.2 под надписью Available в меню Edge List. Доступные

имена геометрических элементов могут различаться в зависимости от

порядка их создания.

4. Нажмем клавишу →, чтобы использовать edge.2. В результате edge.2

переместится в список Picked.

5. Закроем меню Edge List.

6. Выберем Real connected напротив надписи Type меню Split Edge.

7. Затем выберем Point справа от надписи Split With. Это необходимо, чтобы

сначала создать точку на ребре, а затем, используя эту точку, разделить

ребро на арки.

8. Выберем Cylindrical из меню опций Type. Теперь можно использовать

цилиндрические координаты, чтобы указывать GAMBIT, где делить арку.

9. Введем значение – 39.93 градусов напротив t под надписью Local и нажмем

Apply.

10. Далее опять выделяем арку и повторяем процедуру для значения – 50.07

градусов для угла t.

Таким образом, мы разделили арку на две части.

II. Создадим вершины для входного отверстия, меньшего по сечению канала.

GEOMETRY

→

VERTEX

→

MOVE/COPY

VERTICES

Эта последовательность действий откроет меню Move/Copy Vertices:

1. Выберем вторую из недавно созданных вершин (см. п. 10).

2. Выберем Copy под надписью Vertices в меню Move/Copy Vertices.

3. Выберем Translate под надписью Operation.

4. Введем вектор переноса (0, – 12, 0) под надписью Global для того, чтобы

создать новую вершину на 12 единиц длины ниже выбранной вершины.

Нажмем Apply.

5. С помощью кнопки FIT TO WINDOW отмасштабируем

геометрию и отобразим её полностью в графическом окне.

6. Выберем только что созданную вершину и введем вектор переноса (4, 0, 0)

под надписью Global. Нажмем кнопку Apply.

Далее создадим прямые рёбра (образующие канала меньшего сечения) на основе

недавно созданных вершин:

GEOMETRY

→

EDGE

→

CREATE

EDGE

Построим ребра, руководствуясь опытом, приобретенным в предыдущих шагах,

при строительстве образующих у канала большего поперечного сечения.

1.6.7. Решение: часть 6

Шаг 6: Построение расчетной области из рёбер, ее ограничивающих

Начнем с канала большего поперечного сечения:

GEOMETRY

→

FACE

→ FORM

FACE

1. С помощью совместного использования клавиши Shift и левой кнопки

мыши последовательно выбираем все рёбра изогнутого участка канала (так,

чтобы они приобрели красный цвет). Канал большего поперечного сечения

состоит из 10 рёбер. Если было выбрано не то ребро, то для отмены

нужно нажать Reset (в нижней части меню) и повторить процедуру

заново. Все рёбра должны формировать непрерывную замкнутую цепочку.

2. Нажмем кнопку Apply, чтобы создать ограниченную плоскую область (ее

границы приобретут голубой цвет).

Аналогичным образом добавим и канал малого поперечного сечения в расчетную

область.

1.6.8. Решение: часть 7

Шаг 7: Задание распределения узлов разностной сетки на границах расчетной области

I. Для задания плотности размещения точек во входной области большого канала и на

выходе из него выполним

MESH

→

EDGE

→

MESH

EDGES

1. Выделим рёбра EA и EB нажатием сочетания клавиши Shift и правой

кнопки мыши.

2. Опция Apply должна была выбрана справа от надписи Grading в меню

Mesh Edges, а Successive Ratio было установлено в меню опций Type.

Опция Successive Ratio означает, что расстояние между следующими друг

за другом точками на ребре равнялось заданному значению Ratio.

3. Зададим 1.25 в поле справа от надписи Ratio.

4. Выберем Double sided на кнопке-флажке под надписью Grading.

5. Выберем опцию Interval count под надписью Spacing и введем 10 в

текстовом поле. При этом обязательно должна быть выбрана опция Apply

справа от надписи Spacing. Таким образом, GAMBIT создаст 10

интервалов на рёбрах.

6. Для принятия сделанных изменений нажмите Apply в нижней части меню.

II. Построим сетку на четырёх прямых гранях изогнутого канала.

1. Для этого выберем грани EC, ED, EE и EF.

2. Проверим, чтобы опция Apply была выбрана справа от надписи Grading в

меню Mesh Edges, и нажмем кнопку Default справа от надписи Grading.

3. Проверим, чтобы опция Apply справа от надписи Spacing была выбрана, и

установим опцию Interval count.

4. Под надписью Spacing введем 15 в текстовом поле и нажмем кнопку Apply.

III. Построим сетку на ребре EG, соединяющем два канала.

1. Выберем грань EG.

2. Проверим, чтобы опция Apply была выбрана справа от надписи Grading в

меню Mesh Edges, и введем 1 в текстовое поле напротив Ratio.

3. Проверим, чтобы опция Apply справа от надписи Spacing была выбрана,

установим опцию Interval count под надписью Spacing и введем 6 в

текстовом поле. Для принятия сделанных изменений нажмем кнопку Apply.

IV. Построим сетку для двух рёбер (EH и EI) на внешнем радиусе изгиба.

1. Выберем ребро EH. Стрелка в графическом окне на этом ребре должна

указывать на примыкающий канал меньшего сечения. Если это не так, то,

нажав Shift + средняя клавиша мыши (скролл), можно поменять её

направление.

2. Выберем ребро EI. Сделаем также, чтобы стрелка указывала на

примыкающий канал.

3. Проверим, чтобы опция Apply была выбрана справа от надписи Grading в

меню Mesh Edges, и введем 0.9 в текстовое поле напротив Ratio.

4. Проверим, чтобы опция Apply справа от надписи Spacing была выбрана,

установим опцию Interval count под надписью Spacing и введем 12 в

текстовом поле. Далее нажмем кнопку Apply.

V. Зададим разбиение для внутренней части изгиба.

1. Выберем ребро EJ.

2. Проверим, чтобы опция Apply была выбрана справа от надписи Grading в

меню Mesh Edges, и введем 0.85 в текстовое поле напротив Ratio.

3. Выберем Double sided, нажав на кнопке-флажке под надписью Grading.

4. Снимем выделение для опции Apply справа от надписи Spacing. Тем самым

мы не будем задавать расстояние в этом случае, а позволим GAMBIT

самостоятельно рассчитать его, когда будет строиться сетка на грани.

Однако число узлов на внутреннем изгибе должно соответствовать их

числу на внешнем изгибе, и GAMBIT автоматически определит правильное

число.

5. Снимем выделение для опции Mesh под надписью Options и нажмем Apply.

Деактивация опции Mesh необходима, потому что нам не нужно строить

сетку на ребре; нам лишь необходимо провести разбивку ребра для будущей

сетки.

1.6.9. Решение: часть 8

Шаг 8: Создание структурированной разностной сетки в области исследования

I. Создадим структурированную сетку для изогнутого канала большего сечения.

MESH

→

FACE

→

MESH

FACES

Выделим изогнутый канал нажатием сочетания клавиш Shift + левая клавиша

мыши и нажмем Apply. GAMBIT проигнорирует значение Interval size 1 под

надписью Spacing, потому что используется схема построения Map, и

существующая сетка на рёбрах обладает необходимыми параметрами для

построения.

II. Построим сетку для примыкающего канала.

1. Выделим малый канал в графическом окне.

2. В меню Mesh Face выберем Quad из списка Elements под надписью Scheme

и Map из опций справа от надписи Type.

3. Оставим значение Interval size 1 по умолчанию и нажмем Apply.

1.6.10. Решение: часть 9

Шаг 9: Задание типов границ

Зададим границы для построенной геометрии.