Binder1 (Методическое указание ЛР по численному моделированию в StarCCM), страница 3

Отобразится список со следующимиданными:Чтобызадатьпараметрыопорныхзначений,нажмитенасоответствующую папку и введите нужное значение. Например, чтобызадать базовое значение, выполните следующее:- Нажмите на папку «Опорные величины > Базовый размер»(Reference Values > Base Size) и задайте значение (Value) 0.06м.В данной работе будут использоваться следующие параметрысеткопостроения:Параметр (ReferenceСвойство (PropertyВеличина (Value)Node Name)Name)Базовый размер (BaseЗначение (Value0.06мТолщинаПроцент от базы4.0призматических слоев(Percentage of Base)Size)> Относительныйразмер (Prism LayerThickness > RelativeSize)Размер на поверхности Процент от базы> Относительный4.0(Percentage of Base)минимальный размер(Surface Size > RelativeMinimum Size)Размер наПроцент от базыповерхности>(Percentage of Base)8.0Относительныйжелаемый размер(Surface Size > RelativeTarget Size) .Если настройки сетки на границе или области еще не были заданы,тогда модель сеткопостроителя по умолчанию использует глобальныесправочные величины.

В данном случае мы зададим пользовательскиевеличины для разбиения поверхности (для увеличения плотностиячеек) и толщину призматических слоев для границы типа стенка наклапане. Поскольку нас интересует область стенки на клапане, то вэтой области необходимо создать дополнительные ячейки. Крометого, зазор между клапаном и внешней стенкой тоньше, чем остальнаячасть геометрии, поэтому мы будем использовать более тонкиепризматические слои в этой области.- Откройте папку «Области > control_valve > Границы > Стенкана клапане > Условия сетки» (Regions > Region 1 > Boundaries > ValveWall > Mesh Conditions) для просмотра доступных опций.Мы будем использовать опции «Задать размер на поверхности»(Custom Surface Size) и «Задать призматическую сетку» (CustomizePrism Mesh) для данного случая.- Нажмите на элемент «Задать размер на поверхности» (CustomSurface Size) и включите опцию (отметьте галочкой) «Задать размер наповерхности» (Custom Surface Size).- Далее, нажмите на элемент «Задать призматическую сетку»(Customize Prism Mesh) и задайте пользовательскую величину (SpecifyCustom Value) для опции задания призматической сетки (CustomizePrism Mesh).Теперь можно задать величины для границы.- Выберите элемент «Стенка на клапане > Величины сетки»(Valve Wall > Mesh values) для отображения доступных параметров.- Выберите элемент «Размер на поверхности > Относительныйминимальный размер» (Surface Size > Relative Minimum size) и задайтевеличину «Процент от базы» (Percentage of base) как 4.0.- Выберите элемент «Размеры на поверхности > Относительныйжелаемый размер» (Surface Size > Relative Target Size) и задайтевеличину «Процент от базы» (Percentage of base) как 4.0.- Выберите элемент «Толщина призматического слоя >Относительный размер» (Prism Layer Thickness > Relative Target Size)и задайте 2.0 для величины «Процент от базы» (Percentage of Base).- Запустите генератор объемной сетки4)ЗАДАНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИДале необходимо задать физическую модель течения путем правогощлчка мыши на «Модель-> Physics 1» «Выбрать моделли»Выбираются следующие модели:- стационарная по времени задача- рабочая среда – жидкость- уравнение состояния – постоянная плотность- решатель - разделенный- режим течения – турбулентный- k-omega SST модель турбулентности.5)ЗАДАНИЕ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙОпределяются граничные условия.

На выходе задается давление 0 Па.При расчете несжимаемой жидкости физический смысл имеет перепаддавления между точками расчетной области, поэтому задание абсолютногонуля на выходе из трубы не влияет на результат расчета. На входе задаетсяскорость течения 0,1,1 и 3 м/с для трех различных расчетов.6)СОЗДАНИЕ ОТЧЕТОВ И МОНИТОРОВПравым щелчком мыши выбираем «Отчеты» и создаем два отчета«Осреднение по поверхности».

Называем из «p_in» и «p_out» В свойствахкоторых выбираем «Части» и выбираем выходную и входную границу дляодного и второго отчета.Во вкладке свойств «Скалярная функция» выбираем «Total Pressure»Функция Total Pressure возвращает значение статического давления искоростного давления: = + 22Далее выделяем оба созданных отчета и правой кнопкой мышивыбираем «Создать монитор и рисунок из отчета». Во всплывающем окневыбираем «Отдельный рисунок».В папке «Мониторы» и «Графики» появились соответствующиеэлементы. Сосланные мониторы позволяют видеть численное значениесозданных отчетов в окне выводы, а графики изменение величин во времярасчета.7)СОЗДАНИЕ ВИЗУАЛИЗАЦИИ РАСЧЕТАПравым щелчком мыши по папке «Сцены» создаем сцену дляизображения скаляров.

Во вкладке «Скаляр 1» в свойствах вкладки «Части»выбираем плоскость симметрии. А во вкладке «Скалярное поле» выбираем«Velocity->Амплитуда»На данной сцене будет показано распределение модуля скоростижидкости в трубеСоздайте вторую скалярную сцену с распределением давления наплоскости симметрии (функция поля - Pressure)8)ЗАПУС РАСЧЕТАНажмите на кнопку запуска расчетаРасчетпрекращается,когдарасчетныезначениядавлениясущественно не меняются от итерации к итерации.9)АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТАПолученный перепад давления на клапане при трех различныхскоростях на входе используется для расчета коэффициента местногосопротивления данного клапанаОтчёт по лабораторной работе должен содержать:1. Уравнения динамики жидкости при турбулентном режиме течения2. Расчетхарактерныхгидродинамическиъвеличинпритрехразличных скоростях на входе в клапан3.

Фотографииполейраспределенияскоростейидавлений,полученные расчетным путем4. Расчет коэффициента сопротивления для трех различных значенийрасхода через клапанСписок литературы:1.Лойцянский Л. Г.Механика жидкости и газа : учебник для вузов /Лойцянский Л. Г. - 7-е изд., испр. - М. : Дрофа, 2003. - 840 с. - (Классики отечественнойнауки). - ISBN 5-7107-6327-6.2.С.

Патанкар Численные методы решения задач теплообмена и динамикижидкости – New York: Hemisphere Publishing Corporation, 1980.3.STAR CCM User GuideКонтрольные вопросы:1. Зачем отдельно настраивать параметры расчетной сетки для границдросселирующего зазора?2. Чем отличается система уравнений описывающих ламинарныйрежим течени я от системы уравнений k-w модели турбулентности?3.

От какого безразмерного комплекса зависит коэффициентсопротивления дросселирующего зазора?4. От чего зависит коэффициент местного сопротивления клапана принеизменной его проточной части?Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего профессионального образования«Московский государственный технический университетимени Н.Э. Баумана»ЛОМАКИН В.О.ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ В ПРОТОЧНОЙЧАСТИ ЛОПАСТНОГО НАСОСАМетодические указаниядля выполнения лабораторной работыпо дисциплине"Механика жидкости и газа"2014ВведениеРасчет турбулентных течений в проточных частях лопастныхгидромашин в настоящий момент представляет из себя обязательный этаппроцесса проектирования. Моделирование позволяет существенно улучшатьхарактеристики гидромашин, а также является относительно дешевыминструментом проектирования сокращая количество натурных испытанийобразцов.Целью гидродинамических расчетов лопастных гидромашин, а вчастности центробежных насосов является прежде всего нахождениеосновных характеристик агрегата, таких как напор, крутящий момент на валу,КПД, кавитационный запас и пр.В рамках настоящей работы будет вычисляться напор насоса:21 21 =+ − − 2 1 2222 – давление на выходе насоса,1 – давление на входе в насос,2 – средняя скорость на выходе из насоса,1 – средняя скорость на входе в насос.И момент на валу насоса M.Частота вращения вала и подача насоса обычно являются параметрами,которые задаются в численной модели, за исключением некоторыхспециальных случаев.В подавляющем большинстве случаев режим течения жидкости впроточной части насоса является турбулентным.Для неподвижных элементов проточной части насоса уравнениягидродинамики для турбулентного режима течения жидкости записываютсяаналогично приведенным во второй лабораторной работе по курсу.

Однако влопастных гидромашинах присутствует область течения, которая вращаетсявместе с ротором машина. При этом уравнения движения для даннойобласти течения следует записывать в терминах относительного движения.При этом видоизменяется уравнение изменения количества движения:��������̅() � + � � = − + � − 〈 〉� + и + к ;где ��� - осредненная относительная скорость�⃗ − ��⃗ = �⃗ – соотношение относительной, абсолютной и переноснойскорости,̅ - осредненное давление;()� = 2̃ - тензор вязких напряжений для несжимаемой жидкости;̃ =����1 [2 +����]- тензор скорости деформации;〈 〉 – Рейнольдсовы напряженияи = 2 – напряженность силы инерциик = 2 – на прядение кариолисовых силКак и в случае расчета клапана в Лабораторной работе №2 длязамыкания системы уравнений и нахождения рейнольдсовых напряженийиспользуется k-ω модель турбулентности.Расчет лопастных гидромашин можно проводить как в стационарной,так и в нестационарной постановке.При проведении стационарного расчета в уравнениях гидродинамикиотсутствуют члены с дифференцированием по времени.

Такой расчетпозволяет довольно точно рассчитать параметры насоса в оптимальнойрабочей точке и вблизи нее. Вдали от номинальной точки погрешностьстационарного расчета существенно расчет всвязи с интенсивнымвихреобразованием, так как процессы вихреобразования являютсянестационарными процессами по своей сути.также при стационарном расчете невозможно получить расчетнымпутем колебания гидродинамических параметров вызванных напримервращением рабочего колеса.Цель работы- - познакомится с возможностями моделирования вращающихсяжидких объёмов- получить напор насоса и его КПД для одного значения расхода.Задачи, решаемые в ходе выполнения лабораторной работы:- импортирование 3D-модели в пакет гидродинамическогомоделирования STARCCM+- Настройка размеров расчетной сетки и ее построение с созданиемобласти экструзии- настройка физической модели с выбором модели турбулентности- определение граничных условий- расчет течения и вывод расчетных величин на экран- расчет напора насоса и его КПД при заданном расходеПорядок выполнения работы:Работа проводится группами студентов по два человека на однорабочее место.1)ИМПОРТ РАСЧЕТНОЙ ОБЛАСТИИмпортируется 3D-модель расчетной области в формате Parasolid(x_t).