Методические указания по выполнению лабораторных и курсовых работ. Молчанов А.М., Холодов П.В. 2013, страница 7

Для проверки правильности создания частей можно раскрытьвкладку Parts в дереве проекта – все созданные части будут находиться вней. Включая и отключая их в дереве, можно высвечивать или гаситьсоответствующие частям области геометрии на экране.После выполнения всех операций по созданию частей общий видгеометрии должен выглядеть так, как показано на рисунке 12.Рисунок 12. Общий вид геометрии с созданными частямидля приложения граничных условий.6)Послесозданиявсехчастейнеобходимоприступитьнепосредственно к подготовке сеточной модели.

В данном методическомуказании для расчета будет построена гексаэдральная расчетная сетка попринципу блочной структуры – это означает, что исходная геометриярасчетной области будет разбита на несколько частей – блоков, в каждомиз которых будут заданы настройки для построения контрольных объемов.45Для начала нужно построить основной блок, который будет охватыватьвсю геометрию и в котором будут построены другие, более мелкие блоки.Перейдя на вкладку Blocking в верхней панели инструментов, нажимаемна единственную подсвеченную сейчас кнопку CreateBlock.

Воткрывшемся меню настройки в левом нижнем углу экрана необходимовыбрать 2D Planar в графе Initialize Blocks.7) Теперь нужно создать блок, описывающий обтекаемый цилиндр. Дляэтого нужно перейти в меню Split Block на панели инструментов, послечего программа автоматически перейдет в режим создания граней. Наведякурсор на экране к верхней грани геометрии, необходимо нажать ЛКМ, ине отпуская ее, установить появившуюся грань блока так, как показано нарисунке 13, после этого отпустить ЛКМ и нажать на среднюю кнопкумыши.После этого необходимо создать еще 3 такие грани. Итоговыйрезультат приведен на рисунке 13.Рисунок 13.

Разбиение основного блока.8) Так как поверхность обтекаемого цилиндра представляет собой круг,то необходимо адаптировать под нее форму блока и ячеек сетки. Для этогоблок, описывающий цилиндр, будет преобразован в специальную формуO-grid, которая позволяет строить сетку на закругленных поверхностях(такая опция применима и в случае создания расчетной сетки для46лопаточных машин, носовых закруглений ракет, крыловидных профилей ит.д.).Чтобы создать блок O-grid, необходимо в меню настроек кнопки SplitBlock перейти на вкладку O grid Block (). Нажав на кнопкунапротив надписи Select Block(s), необходимо выделить центральныйблок, соответствующий цилиндру, нажать среднюю клавишу мыши(середина блока подсветится зеленым) и нажать Apply в меню настроек.Итогом преобразования станет разбиение одного блока на 5 болеемелких – центральный и окружающие его трапециевидные блоки (рисунок14).Рисунок 14.

Создание O-grid блока.9) Удаляем центральный блок. Для этого нужно перейти во вкладкеBlocking на панели инструментов в меню Delete Block, выбратьцентральный блок цилиндра и нажать на среднюю кнопку мыши (рисунок15).47Рисунок 15. Удаление центрального блока.10) После создания нового блока необходимо сдвинуть его грани так,чтобы углы, образованные их пересечением, лежали на кривых цилиндра.Переходим в меню Move Vertex(), в настройках в левой нижней частиэкрана ставим метки напротив опций Fix X и Fix Y. После этого, нажав накнопку со стрелкой напротив графы Vertex, поочередно выделяем каждуюиз вершин и, не отпуская ЛКМ, перетаскиваем углы на поверхностькривых, образующих цилиндр.Точность установки в этом случае не слишком важна, скорее, этосделано для удобства визуального контроля за сеткой.11) Теперь необходимо выполнить привязку граней блоков (Edges) ксоответствующим кривым геометрии (Curves).

Для этого нужно перейти вменю Associate (), выбрать опцию Associate Edge to Curve, выделитьвсе грани, окружающие поверхность цилиндра, нажать среднюю кнопкумыши, а затем выделить все кривые цилиндра и снова нажать среднююкнопку мыши.В случаях, когда грани привязываемых блоков совпадают с кривымигеометрической области, при выделении они не будут видны, если в деревепроекта во вкладке Geometry включена опция отображения кривых48(Сurves). Сами же кривые при выделении будут подсвечиваться чернымцветом.Для проверки правильности ассоциирования граней и кривых послевыполнения всех операций можно отключить опцию отображения кривыхв дереве проекта.

В этом случае будет видно, что ассоциированные граниподсвечены зеленым цветом.12) После этого необходимо перейти к настройке разбиения блоков наэлементы. Перейдя в меню Pre-Mesh Params на вкладке Blocking, вовкладке Update Sizes нужно нажать на клавишу Apply для примененияобщих настроек по умолчанию.13) Переходим на вкладку Edge Params.

Выделив верхнюю грань блока,описывающего цилиндр, задаем значение в графе Nodes– 22. Ниже ставимметку напротив графы Copy Parameters, оставляем по умолчаниюнастройку To All Parallel Edges и нажимаем Apply.14) Выделяем боковую вертикальную грань этого же блока. В графеNodes вводим значение 50. Нажимаем Apply.15) Выделяем диагональную грань блока. В графе Nodes проставляемзначение 60. Во вкладке Mesh law выбираем опцию Exponential1. Далее вграфе Spacing2 задаем значение 0.0001, нажимаем Apply.16) Выделяем грань, обозначенную на рисунке 16 цифрой 1. В графеNodes вводим значение 40, во вкладке Mesh law выбираем опциюExponential1. Далее в графе Spacing1 задаем значение 0.001, нажимаемApply.Мы задали неравномерное распределение узлов сетки по длине грани.В соответствии с экспоненциальным законом у основания грани 1 и уконца диагональной грани были заданы значения 0,001 и 0,0001 (вметрической системе это соответствует 1 и 0,1 мм).

Такую опцию удобноприменять в случаях, когда нет необходимости равномерного разбиения повсей расчетной области. Чаще всего есть необходимость «густого»разбиения только в той области, расчет которой наиболее важен (к49примеру, в данной задаче необходимость точного расчета присутствует впристеночном слое цилиндра и в части, соответствующей «следу» зацилиндром – области вихревой дорожки).17) Точно так же настраиваем разбиение по грани, отмеченной нарисунке 16 цифрой 2, только в этот раз значение 0,001 проставляем в графеSpacing 2.18) Выделяем грань 3 с рисунка 16 и вводим значение Nodes, равное15.19) Выделяем грань 4.

Вводим значение Nodes, равное 175 и в графеMesh law выбираем опцию Linear. При выборе этой опции автоматическипоявится окно, в котором можно произвольно задавать сгущение по длинеграни. Зажав ЛКМ на правом красном кружке в поле этого окна, опускаемего вниз до тех пор, пока под графой с заголовком Set Last не останетсязначение, примерно равное 0,005 (рисунок 17). Под надписью EdgeDistance по шкале можно визуально оценить степень сгущения,настраиваемую при перемещении ползунков, под графами Set First и SetLast – размер первой и последней ячейки по этой грани соответственно.Рисунок 16. Нумерация граней блоков расчетной области.50Рисунок 17. Настройка линейного разбиения грани.20) Раскрыв вкладку Blocking в дереве проекта, ставим метку напротивнадписи Pre-Mesh для построения предварительной сетки.Для отображения поверхностей построенной предварительной сеткинажимаем ПКМ на Pre-Mesh и в открывшемся списке выбираем опциюSolid and Wire.

Общий вид расчетной сетки представлен на рисунке 18.Рисунок 18. Общий вид предварительной сетки.Хорошо заметно, что наиболее густая сетка построена вокругповерхности цилиндра и сразу за ним – там, где возникают и отрываютсявихри.5121) Для конвертации предварительной сетки в неструктурированнуюнеобходимо нажать ПКМ на строку Pre-Mesh и выбрать в окне Convert toUnstruct Mesh.Перед экспортом расчетной сетки необходимо переименовать частьSOLID, созданную программой ICEM CFD автоматически.

Через менюПКМ – Rename нужно присвоить ей имя FLUID. Это необязательнаяоперация, но если не сделать этого, то при импорте файла с сеткой впрограмму Fluent внутренним ячейкам будет присвоен статус «твердых»,т.е. весь домен будет представлять собой твердое тело. Это неправильно, ирасчет не сможет запуститься, пока статус этих ячеек не будет исправленна fluid, т.е. «жидкость».22) Для экспорта расчетной сетки в программу Fluent необходимоперейти на вкладку Output() на верхней панели инструментов инажать на кнопку Select Solver. В графе Output Solver необходимовыбрать ANSYS Fluent, в графе Common Structural Solver нужно выбратьANSYS. После этого нужно нажать на кнопку Apply.Для более ранних версий, чемANSYS14.0, в графе Output Solverнеобходимо выбрать Fluent_V6.23) Нажимаем на кнопку Write Input() на панели инструментов вовкладке Output. При возникшем запросе о сохранении проекта нажимаемYes и сохраняем проект в необходимой директории (его данныепонадобятся для построения более точной сетки для окончательногорасчета).В появившемся окне параметров вывода в графе Grid Dimensionвыбираем опцию 2D.

В графе Output file можно выбрать директорию и имясохраняемого файла сетки (по умолчанию файлу с расчетной сеткойприсваивается имя fluent). Остальные настройки оставляем по умолчаниюи нажимаем на кнопку Done.52Сохраненный файл с расчетной сеткой будет иметь разрешение .msh,что можно проверить, найдя его в ранее указанной директории.5.