Методические указания по выполнению лабораторных и курсовых работ. Молчанов А.М., Холодов П.В. 2013, страница 2

Для создания трехмерноймоделирасчетнойобластипопостроенномуэскизунеобходимопровернуть его вокруг оси X при помощи команды Revolve.Итак, нажимаем на клавишу с командой Revolve (эта кнопка находитсяна панели инструментов вверху экрана). В появившемся меню настроек влевом нижнем углу экрана напротив вкладки Geometry необходимодобавить созданный эскиз (для этого необходимо выбрать его в деревепроекта и нажать Apply в панели настроек).Рисунок 4. Простановка размеров к эскизу (размеры указаны в метрах).Для того чтобы добавить ось Х как ось вращения эскиза, необходимовыделить ее на экране ЛКМ и нажать на кнопку Apply в панели настроекнапротив вкладки Axis.Напротив вкладки Direction выбираем Reversed (эта опция выбранаисключительно для удобства просмотра при построении сетки и прианализе результатов).Напротив вкладки FD1, Angle (>0) ставим значение 20 (построеннаягеометрия будет представлять собой циклический сектор в 20º).Во вкладке c надписью Merge Topology? проставляем No.7Все проделанные настройки можно сверить с рисунком 5.После сверки всех настроек нажимаем кнопку Generate на панелиинструментов.Полученная геометрия готова для разбиения ее расчетной сеткой.

Таккак программа ICEM CFD, в которой будет производиться ее построение,не включена в комплекс программ,представленныхвANSYSWorkbench,Рисунок 5. Создание трехмерной модели из эскиза.поэтому необходимо экспортировать построенную геометрию в форматParasolid Text (x_t) и после этого открыть файл геометрии в ICEM CFD.7) Для сохранения геометрии нажимаем на кнопку Export… на верхнейпанели инструментов и выбираем каталог, в который необходимосохранить файл.

После выбора каталога необходимо установить форматэкспорта x_t и, набрав желаемое имя файла, сохранить его.4. Построение грубой расчетной сеткиВданномметодическомуказаниибудутпроиллюстрированывозможности построения гексаэдральной неструктурированной сетки вICEM CFD (несмотря на то, что гексаэдральная сетка чаще всего строитсяструктурированной, решатель ANSYS CFX, в котором будет произведен8расчет, работает только с неструктурированной сеткой, поэтому послепостроения предварительной сетки (Pre-Mesh) она будет преобразована внеструктурированную). Особенностью гексаэдральной сетки является то,что, наряду с меньшим количеством ячеек по сравнению с тетраэдральной,она требует вдвое меньших затрат оперативной памяти компьютера прирасчете.

Однако, при построении гексаэдральная сетка требует большихвычислительных ресурсов.Влюбомчисленномметоде,аппроксимирующемисходныедифференциальные уравнения, решение сильно зависит от степениточности. В методе контрольных объемов точность и правильностьрешения особенно зависит еще и от ее, адекватности, т.е. от того,насколько метод соответствует физическому смыслу задачи. Большоезначение в этом случае играет размер ячеек расчетной сетки, как объемов,вкоторыхиллюстрациибудутэтойсоставлятьсязависимостиуравнениятепломассообмена.первоначальнобудетДляпостроенадостаточно грубая сетка, а затем, после проведения расчета, сетка будетуменьшена для получения вторичного, более точного решения задачи.Кроме того, предварительные расчеты на грубых сетках проводятся часто сцелью оценки влияния различных параметров процесса, после чегопроводится «подгонка» задачи с учетом выявленных особенностей.Первоначально необходимо установить рабочую директорию проектаICEM CFD, куда будут сохраняться все вспомогательные файлы иитоговый файл с расчетной сеткой.1) Открываем программу ICEM CFD: Пуск – Все программы –ANSYS 14.0 – Meshing – ICEM CFD 14.0.2) Настраиваем рабочую директорию проекта: File – Change WorkingDir… - …Особенностью программы ICEM CFD является то, что путь к рабочейпапке необходимо указывать при каждой запуске программы.

В противном9случае все рабочие файлы будут сохраняться в папке текущегопользователя системы.3) Импортируем предварительно созданную геометрию. Для этогонужно нажать на кнопку File - Import Geometry – Parasolid. Впоявившемся окне необходимо выбрать сохраненный файл геометрии иоткрыть его.После этого в нижнем левом углу рабочего окна появится меню ImportGeometry From Parasolid. В нем будет указан адрес сохраненнойгеометрии в формате x_t, а также путь к файлу геометрии формата .tin –файлу,которыйбудетсозданпрограммойпослеобработкиимпортируемого файла. В качестве единиц импорта необходимо указатьMeter, как и при создании геометрии в ANSYS Workbench.

После этогонеобходимо нажать Apply (рисунок 6).Рисунок 6. Импорт геометрии в ICEM CFD.Импортированная геометрия отобразится в рабочем окне тонкимицветнымилиниями.Теперьнеобходимопроверитьправильностьпостроения геометрии по максимальному критерию точности (tolerance)построения. Часто бывает, что геометрия, построенная во внешней CADсистеме, не удовлетворяет необходимым критериям точности и при10импорте ее в ICEM CFD возникают разрывы в поверхностях или кривых,что может привести к построению искаженной сетки.4) На панели инструментов Geometry вверху рабочего окна необходимовыбрать кнопку Repair Geometry (). В меню настроек напротивнадписи Tolerance необходимо ввести значение 0,016, что соответствуетминимальному геометрическому размеру области, деленному на 5 (этообщее правило при проверке геометрии). После этого необходимо нажатьApply.

Если все сделано правильно, геометрия выделится жирнымикрасными линиями.5) После этого необходимо создать части (Parts), которые будутсоответствовать областям приложения граничных условий. Для этогонужно:а) включить отображение поверхностей в дереве проекта во вкладкеGeometry;б) нажать ПКМ на вкладку Parts – Create Part, после чего в строку Partввести необходимое наименование части (например, inlet), нажать накнопку, выделить соответствующую поверхность и нажать среднююкнопку мыши. Если раскрыть вкладку Parts в дереве проекта, то можноувидеть, как добавленная часть появилась в списке.Итак, необходимо создать части inlet, outlet, external, coflow, sym1,sym2. Расположение частей на геометрии показано на рисунке 7.11Рисунок 7.

Создание частей для приложения граничных условий.Создание гексаэдральной сетки в программе ICEM CFD происходит спомощью блочной структуры – геометрия расчетной области разбиваетсяна части (блоки), в каждой из которых задается потребное количествоэлементов.6) Для начала необходимо создать основной блок, который затем будетразбит на два вспомогательных – моделирующих основное течение струи иобласть заторможенного потока (свободной атмосферы). В верхней панелиинструментов нужно перейти на вкладку Blocking – Create Block.

Послеэтого, ничего не изменяя, нужно нажать на кнопку Apply. Появившийсяблок показан на рисунке 8.Рисунок 8. Создание основного блока.7) Теперь нужно преобразовать созданный блок в клиновидный. Этоможно сделать через меню Merge Vertices в панели Blocking. Нажав наизображениестрелкивпанелинастроек(),необходимопоследовательно выбрать сначала вершину, примыкающую к переднемуострию геометрии, а затем на вторую, соединенную с ней нижней граньюблока. В результате этой операции две вершины сольются, и часть блокапревратится в клиновидную.

Затем такую же последовательность действийнеобходимо проделать и со второй парой вершин (рисунок 9).12Рисунок 9. Создание клиновидного блока.8) Далее необходимо осуществить привязку вершин блока ксоответствующим вершинам геометрии.

Для этого во вкладке Blockingнажимаем на кнопку Associate (). По умолчанию включится как разнеобходимая функция – Associate Vertex. Нажимая на изображениестрелки напротив строки Vertex, выбираем первую вершину. Послевыбора программа автоматически переключит курсор в режим выбораточек геометрии (Point), после чего необходимо выбрать ту точку, которойнужно совершить привязку вершины блока (для того, чтобы выбратьточки, нужно, чтобы их отображение было включено в дереве проекта вовкладке Geometry).После привязки первой вершины точно таким же способом необходимопривязать все остальные. Можно заметить, что крестики в вершинах блокасменят свой цвет на красный при выполнении привязок, это облегчаетвизуальный контроль над процессом. Результат должен выглядеть так, какпоказано на рисунке 10.13Рисунок 10. Привязка вершин блока к геометрической области.9) После привязки вершин основного блока к геометрии нужно разбитьего на два блока для того, чтобы в каждом из них можно было осуществитьсвои настройки.