Методические указания по выполнению лабораторных и курсовых работ. Молчанов А.М., Холодов П.В. 2013, страница 3

Кроме того, так как в препроцессор мы импортируемрасчетную сетку, а не геометрию, то от разбиения ее на части зависитотображение в нем границ (к примеру, если мы оставим существующийблок, то при импорте сетки в CFX-Pre сольются границы INLET иCOFLOW).Во вкладке Blocking переходим в меню Split Block (). Для удобствапереведем вид рабочего окна в плоскость XY, нажав на ось Z в нижнемправом углу экрана. После этого в меню Split Block нужно нажать накнопкунапротив надписи Edge, перевести курсор к левой гранирасчетной области, нажать ЛКМ и, не отпуская ее, сдвинуть появившуюсягрань так, чтобы она приблизительно выходила из точек, соединяющихграницы INLET и COFLOW (необходимо отметить, что при нажатии ЛКМвблизи вертикальной границы блок делится по горизонтали, а вблизигоризонтальной – по вертикали).14После этого необходимо нажать средней кнопкой мыши на экран изакрыть меню Split Block кнопкой Dismiss.

Итоговая картина показана нарисунке 11.Рисунок 11. Разбиение основного блока.10) Разбив основной блок на два, нужно выполнить привязку вершин,соединяющих эти блоки, к точкам между границами INLET и COFLOWаналогично п. 7.11) Теперь необходимо осуществить привязку граней блоков (Edges) ккривым геометрической области (Curves). В меню Associate выбираемвкладку Associate Edge to Curve, после чего выбираем первую грань блока(в режиме отображения кривых геометрии грани блоков, находящихся заними, не будут видны), нажимаем среднюю клавишу мышки, затемвыбираем кривую (она подсветится черным) и снова нажимаем среднююклавишу мышки.

Точно то же проделываем с остальными внешнимигранями блоков (грани, соединяющие блоки на границах SYM1 и SYM2,не имеют соответствующих кривых, поэтому их привязывать не нужно).Для вращения геометрии в рабочем окне при выборе нужных граней икривых можно нажать клавишу F9. После ее нажатия вид рабочего окнаперейдет в режим Dynamics mode.15Проверку привязок можно осуществить, отключив отображениекривых в дереве проекта во вкладке Geometry. Грани блоков,ассоциированные к геометрии, будут подсвечены зеленым цветом.

Врезультате необходимо получить картину, соответствующую рисунку 12.Рисунок 12. Итоговый вид ассоциированных граней для блоков.12) Необходимо задать параметры разбиения геометрической областипо количеству элементов. Во вкладке Blocking переходим в меню PreMesh Params (), далее переходим во вкладку Edge Params () вменю в нижнем левом углу экрана. При переходе в это меню программаавтоматическивключитрежимвыбораграней.Выбираемгрань,соответствующую оси геометрической области, и в меню в строку Nodesвводим значение 100 (что соответствует длине ячейки в 5 см).

Внизупанели настроек ставим галочку напротив надписи Copy Parameters(включится строка To All Parallel Edges и выделятся все параллельныеграни), после чего жмем на кнопку Apply.Нажав на кнопку с изображением стрелки напротив строки Edge вменю настроек, выделяем грань, соответствующую границе INLET.

Приэтом автоматически выделятся все параллельные грани. В графу Nodesвводим значение 6, после чего нажимаем Apply.16Выделяем грань, соответствующую границе COFLOW. В графе Nodesвводим значение 5, после чего нажимаем Apply.Осталось выделить периферическую грань, соединяющую границыCOFLOW и EXTERNAL. Для нее задаем значение 4.13) После введения всех необходимых настроек для построениепредварительной сетки нужно поставить галочку напротив строки PreMesh в дереве проекта во вкладке Blocking. Для более удобногоотображения построенной сетки нужно нажать ПКМ на Pre-Mesh и впоявившемся окне выбрать Solid and Wire.

Построенная сетка показана нарисунке 13.Рисунок 13. Общий вид предварительной сетки.14) Для конвертации предварительной сетки в неструктурированнуюнеобходимо нажать ПКМ на строку Pre-Mesh и выбрать в окне Convert toUnstruct Mesh.15) Для экспорта сетки в программу CFX-Pre необходимо перейти навкладку Output () на верхней панели инструментов и нажать на кнопкуSelect Solver. В графе Output Solver необходимо выбрать ANSYS CFX, вграфе Common Structural Solver нужно выбрать ANSYS. После этогонужно нажать на кнопку Apply.16) Нажимаем на кнопку Write Input () на панели инструментов вовкладке Output. При возникшем запросе о сохранении проекта нажимаем17Yes и сохраняем проект в необходимой директории (его данныепонадобятся для построения более точной сетки для окончательногорасчета).В появившемся окне параметров вывода в графе Output CFX5 fileможно выбрать директорию и имя сохраняемого файла сетки.

Остальныенастройки оставляем по умолчанию и нажимаем на кнопку Done.5. Подготовка моделиДля решения поставленной задачи в программном комплексе ANSYSбудет использован препроцессор и решатель ANSYS CFX. Вывод и анализрезультатов будет проводиться в универсальной программе CFD-Post,также являющейся частью линейки программ ANSYS.1) Для запуска препроцессора ANSYS CFX-Pre в самостоятельномрежиме необходимо нажать на кнопку по адресу Пуск – Все программы –ANSYS 14.0 – Fluid Dynamics – CFX 14.02) В появившемся окне запуска CFX в графе Working Directoryнеобходимо выбрать путь к рабочей папке создаваемого проекта.

Послеэтого необходимо запустить препроцессор нажатием кнопки CFX-Pre 14.0.3) В открывшемся окне препроцессора CFX-Pre необходимо нажать наверхней панели инструментов кнопку New Case, в окне выбора режимаоставить General и нажать на кнопку OK.4) Для импорта приготовленной в части 4 сетки необходимо нажатьFile – Import – Mesh…В открывшемся окне необходимо проверить, чтобы под надписьюOptions в графе Mesh Units стояла вкладка m, так как и геометрия, ирасчетная сетка были построены в метрах. После этого необходимо указатьпуть к файлу расчетной сетки и, указав его, нажать кнопку Open.5) Перед началом подготовки модели необходимо задать переменные,которыми нужно будет оперировать при простановке граничных условий.На верхней панели инструментов нужно нажать на кнопку Expression18(), в появившемся окне ввести имя переменной – Pe, после этогонажать OK.В открывшемся меню настроек в нижнем окне Details of Pe (вкладкаDefinition) необходимо ввести значение 1 [atm].

После этого нужнонажать на кнопку Apply – мы увидим, как созданная переменная добавитсяв список в верхнем окне.После этого необходимо добавить следующие переменные:Pa – -0.3 [atm]; (в дальнейшем это будет пояснено)Ta – 1350 [K];Te – 293 [K].Простановку переменных можно сверить с рисунком 14.Рисунок 14. Созданные переменные в CFX-Pre.6) Для настроек расчетного домена необходимо дважды нажать ЛКМна элемент Default Domain в дереве проекта CFX-Pre.Первоначально необходимо определить рабочее тело домена. Для этогорядом со вкладкой Material нужно нажать на кнопку.

В появившемсяокне выбора материалов нужно нажать на кнопку Import Library Data ( )и в меню выбора материалов во вкладке Gas Phase Combustion выбратьматериал CO2. После этого нужно нажать OK, затем в окне Materialповторить выбор этого материала и снова нажать OK.197) Во вкладке Basic Settings мы нажимаем на знаки задаем в полеReference Pressure – Pe.

От этого давления отсчитываются все остальныезначения при наложении граничных условий (именно поэтому впеременной Pa мы задали отрицательное значение давления: Pe + Pa = 0.7атм, что является полным статическим давлением на срезе сопла).8) В настройках домена переходим на вкладку Fluid Models. В панелиHeat Transfer вместо Isothermal ставим опцию Total Energy и включаемInc.

Viscous Work Term.9) Оставляем в настройках Turbulence по умолчанию модель k-Epsilonи закрываем настройки домена кнопкой ОК.Модельтурбулентностиk-Epsilonявляетсятакназываемой«высокорейнольдсовой» моделью, созданной на основе метода осредненияуравнений Навье-Стокса по Рейнольдсу и предназначеной для расчетатурбулентных процессов в высокоскоростных потоках. Несмотря на то,что у этой модели присутствуют некоторые существенные недостатки,благодаря своей простоте и надежности эта модель является «рабочейлошадкой» для гидрогазодинамических расчетов. Часто эту модельиспользуют также для предварительной оценки решаемой задачи. [3]10) Для приложения граничных условий необходимо нажать ПКМ наDefault Domain – Insert – Boundary.

В появившемся окне ввести имяграницы – inlet.В окне Basic Settings во вкладке Location необходимо выбрать INLET– часть, ранее созданную в ICEM CFD.ПерейдянавкладкуBoundaryDetails,вокнеFlowRegimeустанавливаем вкладку Supersonic. Далее задаем следующие настройки:В окне Mass and Momentum задаем Normal Speed & Pressure иуказываем в графе Normal Speed – 2500 м/с, а в графе Pressure нажимаемна знаки вводим значение Pa.В окне Heat Transfer задаем Static Temperature – Ta.Общий вид проделанных настроек представлен на рисунке 15.20Рисунок 15.