Методические указания по выполнению лабораторных и курсовых работ. Молчанов А.М., Холодов П.В. 2013, страница 6

Кроме того, модуль ANSYSWorkbench применяется для задач, связанных с оптимизацией или длямногодисциплинарных расчетов (например, газодинамический и тепловой,термо-прочностной, термо-электрический расчеты).Общий вид рабочего окна ANSYS Workbench представлен на рисунке 4.Оно состоит из следующих компонентов:1 – Окно рабочего проекта, включающее в себя элементы выполнениязадачи – геометрия (Geometry), расчетная сетка (Mesh), блоки решателя(Solution), пре- и постпроцессора (Setup и Results соответственно);362 – Панель инструментов Toolbox, в которой располагаются доступныетипы анализа;3 – Панель управления ANSYS Workbench;4 – Панель состояния проектаРисунок 4. Общий вид рабочего окна ANSYS Workbench.Решение задачи проводилось в версии программного комплекса ANSYS14.0, однако для нее возможно применение данного программногокомплекса до версии 11.0 включительно.3.

Построение геометрии расчетной области1) Для запуска рабочего проекта ANSYS Workbench необходимонажать на одноименную иконку в меню Пуск – Все программы – ANSYS14.0 – Workbench 14.02) В появившемся рабочем окне необходимо добавить тип анализа длярешения данной задачи. Сделать это можно двумя способами:а) Навести курсор на надпись Fluid Flow (FLUENT) и дважды нажатьлевой клавишей мыши (ЛКМ);б) Навести курсор на надпись Fluid Flow (FLUENT) и, зажав ЛКМ,потащить в сторону белой части экрана. При этом на ней появится квадрат,37и при наведении в него курсора появится надпись Create StandaloneSystem.

После этого необходимо отпустить ЛКМ.Итак, ЛКМ - Toolbox – Fluid Flow (FLUENT)…3) Для открытия рабочего окна Geometry необходимо навести курсор наэту надпись в рабочем окне Fluid Flow (FLUENT) и дважды нажать ЛКМ.В появившемся окне проекта Design Modeler на панели Select desiredlength unit выбрать Meter и нажать OK(рисунок 5).Рисунок 5. Выбор единиц измерения в проекте DesignModeler.4) Для начала создания геометрии в Design Modeler необходимовыбрать координатную плоскость и создать в ней эскиз (Sketch).

Чтобы этосделать, необходимо выбрать ЛКМ плоскость XY Plane в дереве проекта,затем для удобства просмотра нажать ЛКМ на кнопку Look AtFace/Plane/Sketch после этого на кнопку New Sketch на панелиуправления (рисунок 6).ЛКМ – XY Plane - Look At Face/Plane/Sketch - New Sketch…5) После создания эскиза необходимо выделить его в дереве проекта(ЛКМ – Sketch1) и перейти на вкладку Sketching непосредственно длясоздания геометрии.38Рисунок 6.

Создание эскиза в проекте Design Modeler.6) Первоначально необходимо создать двумерную проекцию цилиндра.Для этого в появившейся панели инструментов Sketching выберемфункцию создания круга (Circle). После этого нужно навести курсор нацентр пересечения координатных линий (по умолчанию при созданиигеометрии в Design Modeler работает объектная привязка) и создать кругпроизвольного радиуса (рисунок 7).ЛКМ – Circle - …Рисунок 7. Создание круга в эскизе Design Modeler7) Теперь нужно создать прямоугольник, представляющий собойобласть течения.

На вкладке Sketching в панели инструментов нужно39выбрать функцию Rectangle и создать вокруг круга прямоугольникпроизвольных размеров.ЛКМ – Circle - …8) Теперь для создания геометрической области нужных размеровнеобходимо присвоить элементам построенной геометрии конкретныеразмерные значения. Для этого в панели Sketchingнужно перейти навкладку Dimensions и выбрать функцию General, после чего указатьнеобходимые размеры:ЛКМ – Dimensions - General - …а) для создания горизонтального размера после выбора функции GeneralнеобходимонажатьЛКМналевуюверхнююточкусозданногопрямоугольника (в левом нижнем углу экрана появится изображениенескольких пластин, свидетельствующее о правильном выборе.

Крометого, в нижней части панели экрана появится информация о выбранномобъекте с указанием его координат). После выбора верхней левой точкинеобходимо ЛКМ нажать на вертикальную координатную линию ипротащить появившееся обозначение размера немного в сторону дляудобства просмотра (рисунок 8).Рисунок 8. Создание необходимых размеров к геометрии.40б) После создания размера необходимо ввести его значение в левойнижней панели под названием Details View согласно значениям,приведенным на рисунке 1.Точно таким же способом создаются еще один горизонтальный, двавертикальных размера и размер, определяющий диаметр цилиндра.9) После создания необходимых элементов геометрии и проставлениявсех размеров по данному эскизу нужно построить поверхность, которая вдальнейшембудетразбиватьсяконечно-объемнойсеткойдлягазодинамического анализа.Для того чтобы это сделать, нужно выйти из панели Sketching,переключившись обратно на панель Modeling.

Затем нажать ЛКМ накнопку Concept на панели инструментов и выбрать в выпадающем спискефункцию Surfaces from Sketches. Далее в дереве проекта необходимовыбрать только что созданный эскиз Sketch1 и после этого нажать Apply впанелиDetailsView.Выбранный эскиз добавится длясозданияповерхности на его основе.После этого необходимо нажать на кнопку Generate на панелиинструментов. Готовая геометрия расчетной области должна выглядетьтак, как показано на рисунке 9.ЛКМ – Modeling – Concept – Surfaces from Sketches – Sketch1 – Apply– Generate…Рисунок 9.

Готовая геометрия расчетной области.41Перед завершением работы по созданию геометрии в проекте DesignModeler необходимо выполнить еще одну операцию, а именно выбратьSurface Body в раскрывающемся списке существующих тел в деревепроекта, и в панели Details View указать свойство созданного тела навкладке Fluid/Solid как Fluid.10) Необходимо выполнить экспорт построенной геометрии изпрограммы Design Modeler. Для этого нажимаем на кнопку Export… наверхней панели инструментов и выбираем каталог, в который необходимосохранить файл.

После выбора каталога необходимо установить форматэкспорта x_t и, набрав желаемое имя файла, сохранить его.11) После этого нажатием File – Save Project в панели инструментоввыбираемдиректориюдлясохраненияпроекта,называемегоLesson_4_Karman_vortex и сохраняем. После этого через кнопку File –Close Design Modeler выходим из проекта в общее окно ANSYSWorkbench.Если в процессе создания геометрии все сделано правильно, то рабочееокно ANSYS Workbench будет выглядеть так, как показано на рисунке 10.Рисунок 10. Общий вид окна ANSYS Workbench послесоздания геометрии расчетной области.42Рядом со вкладкой Geometry в блоке проекта будет стоять зеленаягалочка, что свидетельствует о готовности этой части проекта. Принажатии ЛКМ на маленький синий треугольник в нижнем правом углукаждой вкладки будет выведена подсказка о состоянии текущего элементапроекта и возможных действиях для его завершения.12) Закрываем ANSYS Workbench нажатием File – Exit.4.

Построение расчетной сеткиСледующимэтапомрешениязадачиявляетсяразбиениегеометрической области конечно-объемной сеткой для дискретизации приее помощи системы уравнений Навье-Стокса, описывающих турбулентноетечение вязкой несжимаемой жидкости. В программном комплексеANSYS существует встроенный сеточный генератор ANSYS Meshing,позволяющий создавать расчетные сетки для всех видов анализа, в томчисле и для газодинамических задач. Однако он предоставляет меньшиевозможности по тонкой настройке расчетной сетки, чем сеточныйгенератор ICEM CFD, который не включен в комплекс программ ANSYSWorkbench.

Тем не менее, эта программа присутствует в общей линейкепрограммных продуктов ANSYS, а потому построение расчетной сеткибудет проводиться в ней.1) Открываем программу ICEM CFD: Пуск – Все программы –ANSYS 14.0 – Meshing – ICEM CFD 14.0.2) Настраиваем рабочую директорию проекта: File – Change WorkingDir… - …В программе ICEM CFD необходимо настраивать рабочую директориюпосле каждого запуска, иначе она будет сохранять все файлы текущегопроекта.3) После этого нужно импортировать файл ранее созданной исохраненной геометрии.

Для этого нужно нажать на кнопку File – ImportGeometry – Parasolid.43После 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 11).Рисунок 11. Импорт геометрии в ICEMCFD.Далее необходимо проверить геометрию на искаженность и разрывыповерхностей или граней.

Это является стандартной процедурой приимпорте геометрии в ICEM CFD, так как бывает, что импортированная извнешней CAD-системы геометрия является искаженной, что отрицательновлияет на качество сетки.4) На панели инструментов Geometry вверху рабочего окна необходимовыбрать кнопку Repair Geometry (). В меню настроек напротивнадписи Tolerance необходимо ввести значение 0,004, что соответствуетминимальному геометрическому размеру области, деленному на 5 (этообщее правило при проверке геометрии).

После этого необходимо нажатьApply. Если все сделано правильно, геометрия выделится жирнымижелтыми линиями.445) Теперь нужно создать части (Parts), обозначающие области, ккоторым будут приложены граничные условия в пре-процессоре ANSYSFluent. Для этого необходимо нажать ПКМ на кнопку Parts, и в графенапротив надписи Part ввести inlet. Потом необходимо нажать на стрелкусправа от графы Entities, выделить на экране левую грань расчетнойобласти и затем нажать среднюю клавишу мыши.После этого таким же способом создаем части outlet (правая граньрасчетной области), sym (верхняя и нижняя грани) и wall (стенкицилиндра).