Fluent inс. Документация к программному обеспечению. FLUENT, GAMBIT. Краткое описание программного комплекса CFD с уроками (на русском языке)
Подождите немного. Документ загружается.
2.2.5. Подготовка, настройка и запуск модуля FLUENT.
Часть 5
Шаг 4: Краевые условия
Define → Boundary conditions…
I. Задание граничных условий для жидкости (fluid).
1. Выберем fluid из списка Zone (области).
2. Нажмем Set… (задать…), в результате откроется окно fluid.
a. Выберем water из выпадающего списка Material Name (имя
материала).
b. Нажмем OK и закроем окно Fluid. Сейчас была выбрана вода (water)
в качестве рабочей жидкости.
II. Зададим граничные условия на входном отверстии основного канала (velocity-inlet-5).
1. Выберем velocity-inlet-5 в списке Zone.
2. Нажмем Set… и откроется окно Velocity Inlet (скорость на входе).
a. Выберем Components (компоненты) из выпадающего списка Velocity
Specification Method (метод задания скорости).
b. Введем 0.4 м/с для X-Velocity (проекция вектора скорости на ось
Ох).
c. Оставим значение по умолчанию 0 м/с для оставшихся компонент
скорости Y-Velocity и Z-Velocity (проекции вектора скорости на оси
Оy и Oz).
d. Выберем Intensity and Hydraulic Diameter (интенсивность и
гидравлический диаметр) из выпадающего списка Specification
Method (метод задания) из группового блока Turbulence
(турбулентность).
e. Введем 5% для Turbulence Intensity (интенсивность
турбулентности) и 4 дюйма для Hydraulic Diameter (гидравлический
диаметр). Гидравлический диаметр , где А – площадь поперечного
сечения, а – периметр смоченной поверхности.
f. Нажмем вкладку Thermal (тепловой).
g. Введем 293.15 K в поле Temperature (температура) и нажмем OK
для того, чтобы закрыть окно Velocity Inlet.
III. Задание граничных условий на входной области малого канала (velocity-inlet-6) в
соответствии со следующей таблицей:
Velocity Specification
Method
Components
X-Velocity
0 м/с
Y-Velocity
1.2 м/с
Z-Velocity
0 м/с
Specification Method
Intensity & Hydraulic
Diameter
nbsp;Turbulent Intensity
5 %
Hydraulic Diameter
1 дюйм
Temperature
&313.15 К
2.2.6. Подготовка, настройка и запуск модуля FLUENT.
Часть 6
IV. Задание условий на выходе (pressure-outlet-7), как показано на рисунке ниже:
FLUENT будет использовать условия для возвратных течений, если жидкость
обратно втекает через выходное отверстие. Так как возвратные течения могут
возникать в некоторых точках по ходу процедуры решения, необходимо задать
соответствующие условия для возвратного течения, чтобы предотвратить его
неблагоприятное влияние на процесс сходимости.
V. Для стенки канала (wall) оставим значения по умолчанию 0 Вт/м
2
для Heat Flux
(тепловой поток) во вкладке Thermal.
VI. Закроем окно Boundary Conditions (граничные условия).
2.2.7. Подготовка, настройка и запуск модуля FLUENT.
Часть 7
Шаг 5: Решение
I. Инициализация поля скорости производится с использованием граничных условий на
входной границе (velocity-inlet-5) в качестве начального приближения.
Solve → Initialize → Initialize…
1. Выберем velocity-inlet-5 из выпадающего списка Compute From
(рассчитывать от).
2. Введем 1.2 м/с для Y-Velocity в групповом блоке Initial Values (исходные
величины).
3. Нажмем Init (инициализировать) и закроем окно Solution Initialization
(инициализация решения).
II. Активизируем графическое представление невязок во время расчёта.
Solve → Monitors → Residual…
1. Выберем Plot (рисовать) в групповом блоке Options (опции).
2. Введем 1e-05 в поле Absolute Criteria (абсолютный критерий) для
уравнения неразрывности (continuity) и нажмем OK для того, чтобы
закрыть окно Residual Monitors (контроль невязок). По умолчанию невязки
всех величин будут отслеживаться FLUENT.
III. Сохранение файла с настройками (elbow1.cas.gz).
File → Write → Case…
1. Укажем директорию, в которой будет сохраняться файл. По умолчанию
файл сохранится в той директории, из которой был прочитан файл
elbow.msh.
2. Введем elbow1.cas.gz в поле Case File. Добавление расширения .gz в конец
имени файла указывает FLUENT сохранять файл в сжатом виде.
3. Убедимся, что опция Write Default Binary включена, и нажмем OK для
записи файла.
2.2.8. Подготовка, настройка и запуск модуля FLUENT.
Часть 8
IV. Планирование проведения расчётов на 150 итераций.
Solve → Iterate…
1. Введем число 150 в поле Number of Iterations (число итераций) и нажмем
Iterate (итерировать).
В процессе расчёта значения невязок будут отображаться в графическом
окне. Процесс сойдётся приблизительно после 140 итераций. Необходимое
для сходимости число итераций может изменяться в зависимости от
используемой платформы. Поэтому из-за того, что значения невязок
меняются по-разному на разных компьютерах, рисунки на вашем дисплее
могут отличаться от тех, что в примере.
2. Закроем окно Iterate, когда завершатся расчёты.
2.2.9. Подготовка, настройка и запуск модуля FLUENT.
Часть 9
V. Проверим графики сходимости.
При проверке сходимости решения нужно учитывать следующие факторы:
o Невязки уменьшились в достаточной степени. Итерационный процесс
сошёлся, для каждой переменной достигнут критерий сходимости
Convergence Criteria. По умолчанию такой критерий соответствует
значению невязки 10
–3
для всех величин за исключением энергии, для
которой невязка равна 10
–6
.
o С увеличением числа итераций решение не меняется. Иногда невязки не
могут опускаться ниже определённого уровня. При этом мониторинг
представленных переменных течения показывает, что невязки не меняются
при продолжающихся итерациях. Это можно также расценивать в качестве
сходимости.
o Получен общий баланс массы, количества движения, энергии и скалярных
величин. Вы можете проверить балансы массы, количества движения,
энергии и скалярных величин в меню Flux Reports. Дисбаланс должен быть
меньше чем 0,2 % при условии, что сходимость достигнута.
VI. Проверка массового расхода.
Report → Fluxes…
1. Выберем pressure-outlet-7, velocity-inlet-5 и velocity-inlet-6 из списка
Boundaries.
2. Нажмем Compute.
Сумма потоков через входящие отверстия должна быть очень близкой по
значению сумме потоков на выходе. Разница между потоками будет
выведена в правом нижнем углу окна под надписью кг/с, а также в консоли.
Отметим, что дисбаланс ниже 0,2 %.
3. Закроем окно.
VII. Запись файла с данными (elbow1.dat.gz)
File → Write → Data…
2.3.1. Постобработка результатов. Часть
I. Представление изолиний температуры в плоскости симметрии.
Display → Contours…
1. Выберем опцию Filled и убедимся, что Node Values активизировано в
групповом блоке Options.
2. Выберем Temperature… и Static Temperature (статическая температура) из
выпадающего списка Contours of (контурные линии).
3. Выберем symmetry (симметрия) из списка Surfaces и нажмем Display для
того, чтобы нарисовать контурные линии в графическом окне.
Нажатие правой кнопки мыши на любой точке нарисованной расчётной области
повлечёт вывод значения изображённой контурной линии в консоль FLUENT.
2.3.2. Постобработка результатов. Часть 2
II. Представление вектора скорости в плоскости симметрии.
Display → Vectors…
1. Выберем symmetry из списка Surfaces и нажмем Display для рисования
векторов скорости.
Опция Auto Scale включена по умолчанию в групповом блоке Options. Это
масштабирование иногда создаёт векторы, которые слишком малы или
слишком велики в большей части расчётной области.
2. Введем 4 для поля Scale (масштаб), чтобы увеличить размеры векторов, и
установим значение для Skip (пропуск) равным 2, чтобы легче было
различать отдельные векторы.
3. Нажмем снова Display.
4. Для того, чтобы увеличить или уменьшить часть изображения в
графическом окне, следуйте процедуре, изложенной выше (Часть 2, п. 4).
Удобным инструментом позиционирования является инструмент Views.
Display → Views…
Выберем front из списка Views и нажмем Apply.
2.4. Описание совокупности и назначения различных
меню пакета FLUENT
Меню
Описание
Подменю
Описание
File
Служит для работы с
файлами (чтение и запись)
Read
Чтение *.cas и *.dat файлов по
отдельности или одновременно
Write
Запись *.cas и *.dat файлов по
отдельности или одновременно
Import
Импорт файлов (например, с сеткой)
различных форматов сторонних
приложений (ABAQUS, ANSYS,
CFX…)
Export
Экспорт сетки или данных в
различных форматах сторонних
приложений
Interpolate
Интерполяция
Hardcopy
Меню сохранения результатов с
графического окна FLUENT
Exit
Выход
Grid
Служит для проверки,
масштабирования и
обработки сетки
Check
Вывод информации о сетке:
количество узлов и граней сетки,
размер расчётной области и т. д.
Info
Вывод информации о необходимом
объёме оперативной памяти для
хранения сетки, методе разбиения (в
случае вычислений на кластере)
расчётной области
Polyhedra
Преобразование
неструктурированной стеки из
тетраэдров в расчётную сетку из
многогранников
Merge
Объединение
Separate
Разделение граней или ячеек
Zone
Присоединение областей или данных
к уже импортированным сеткам или
данным в FLUENT
Scale
Перемасштабирование расчётной
сетки
Define
Определение параметров
математической модели
(совокупности уравнений
для решения), граничных
условий, свойств
материалов…
Models
Выбор типа решателя (стационарный,
нестационарный, с переменной или
постоянной плотностью),
математических моделей
(ламинарного или турбулентного
течения), способов моделирования
многофазного течения и т. д.
Materials
Задание свойств рабочей жидкости
(плотности, теплопроводности…)
Operating
conditions
Определение внешних сил
(гравитация)
Boundary
conditions
Определение граничных условий
Custom
Field
Functions
Задание вспомогательных функций
(например, коэффициента давления)
для их отображения в графическом
окне или вывода значений в файл
User-
Defined
Компиляция или интерпретация
функций, определяемых
пользователем
Solve
Выбор свойств решателя
(разностной схемы,
многосеточных методов…),
числа итераций,
визуализации невязок
Controls
Определение порядка разностной
схемы для адвективных членов,
многосеточных методов,
максимальных значений параметров
решения
Initialize
Задание начального приближения для
численного решения
Monitors
Выбор необходимых параметров
(невязок, поверхностных
интегралов…) для отображения в
графическом окне в процессе решения
Animate
Создание анимации скалярных и
векторных полей
Execute
commands
Создание скрипов
Case Check
Тестирование настроек расчётного
модуля FLUENT перед запуском
итерационного процесса
Iterate
Начало процесса итерирования
Adapt
Меню адаптации сетки
(уменьшения шага сетки
или, наоборот, заглубления)
Boundary
Адаптация сетки у границы
Gradient
Адаптация сетки в зависимости от
градиента выбранной величины
Yplus/Ystar
Адаптация сетки в зависимости от
величины безразмерной координаты
сетки
Manage
Управление параметрами адаптации
сетки
Surface
Меню построения
различных поверхностей
Zone
Переименование существующих
поверхностей в расчётной области
Point
Создание точки в области
Line/Rake
Создание поверхностей или линий
для отображения графиков в
плоскости
Iso-Surface
Создание поверхностей для
отображения контурных линий или
векторных полей в плоскости
Manage
Управление поверхностями и
линиями
Display
Меню постобработки
результатов расчёта
Grid
Визуализация расчётной сетки
Contours
Визуализация контурных линий
Vectors
Визуализация векторных полей
PathLines
Визуализация траекторных линий
Particle
Tracks
Визуализация траекторий движения
твёрдых частиц в жидкости
Options
Выбор опций графического окна
Views
Задание параметров отображения в
графическом окне
Lights
Выбор параметров источников света
Colormaps
Выбор цветовой палитры и
определение её свойств
Mouse
Buttons
Определение назначения кнопок
мыши в графическом окне
Annotate
Задание подписей к графикам,
контурным линиям и векторным
полям
Plot
Меню постобработки
результатов расчёта
XYPlot
Рисование графика функции в
плоскости
Histogram
Вывод в консоль FLUENT
статистических данных о параметрах
течения
File
Чтение данных из файла и его
отображение в графическом окне
Residuals
Отображение невязок в графическом
окне
Report
Меню для вывода
подробного отчёта
использованных моделях и
методах решения
дифференциальной задачи,
проверка баланса потоков и
т. д.
Summary
Вывод итоговой информации о
текущих настройках расчётного
модуля FLUENT
Fluxes
Вывод в консоль и проверка законов
сохранения массы и т. д.
Forces
Вывод информации о силах,
действующих на рабочую жидкость
Parallel
Меню контроля и анализа
разбиения расчетной
области при использовании
кластеров
Auto
Partition
Выбор операции автоматического
разбиения расчётной области
Partition
Grid
Определение опций автоматического
разбиения расчётной области
Help
Меню вызова помощи