Построение сеток в задачах авиационной и космической техники - А.М. Молчанов, М.А. Щербаков, Д.С. Янышев, М.Ю. Куприков, Л.В. Быков. 2013, страница 11

Трубки, покоторым протекает второй теплоноситель представлены в данном случае ввиде вырезов.Рисунок 3.2.18 Геометрия течения в теплообменном аппарате перекрёстного типаСоздадим новый проект в Workbench, состоящий из компонента Mesh.Нажав два раза ЛКМ по разделу Geometry, запускаем Design Modeler. Вкачестве единиц измерения выбираем миллиметры.Построение геометрии начнём с центральной части аппарата.

Для этогосоздадим эскиз Sketch1 в плоскости ZX (кнопка«New sketch».).Построим квадрат со стороной 90 мм и центром в начале координат.Размеры расставим в соответствии с рисунком 3.2.19:94H190 mmV290 mmH345 mmV445 mmНа основе построенного эскиза создадим операцию выдавливания спомощью кнопки.

Глубина выдавливания – 40 мм симметрично в обоихнаправления (Direction – Both Symmetric). Нажимаем.Теперь создадим в плоскости ZX вспомогательный эскиз Sketch2(кнопка«New sketch».), который потребуется нам для позиционированияцентров окружностей, необходимых для создания выреза.Как видно из рисунка 3.2.18, окружности образуют квадратный массив,причём центр квадрата совпадает с началом координат. Создадим этотквадрат с помощью операции «Offset»(«Отступ»), находящейся навкладке Modify на панели инструментов эскиза.

Данная операция, какизвестно, создаёт кривые, эквидистантные заданным.95Рисунок 3.2.19 Эскиз сечения теплообменного аппарата с размерамиДля создания данной операции необходимо поочерёдно выбрать спомощью ЛКМ стороны построенного нами в эскизе Sketch1 квадрата. Позавершении выделения сторон следует нажать ПКМ и в появившемсяконтекстном меню выбрать пункт «End selection/Place offset» («Завершитьвыделение/Разместитьрезультатоперацииотступа».Теперьследуетпроизвольно разместить созданный в результате операции квадрат, нажавЛКМ.С помощью размеров (вкладка «Dimensions») сделаем длину стороныквадрата равной 60 мм.Теперь проводим вдоль осей координат две прямых линии, чтобы врезультате у нас получился эскиз следующего вида:96Теперь с помощью операции «Trim» («Обрезать»)на вкладке«Modify» удаляем выступающие за периметр квадрата концы.

Эскиз готов.Осталось создать в плоскости ZX третий эскиз Sketch3, в котором мыразместим требуемые для выреза окружности.Создаватьокружностибудемввершинахсозданногонамивспомогательного квадрата, в его центре и в точках пересечения его спрямыми. Во время создания второй и последующих окружностейнеобходимо, чтобы рядом с курсором появилась буква «R», что означает, чторадиус создаваемой окружности будет равен радиусу предыдущей. В данномслучае будет достаточно проставить размер только одной из них.

Диаметрокружностей – 15 мм. В результате всех построений должен был получитьсяэскиз, показанный на рисунке 3.2.20.97Рисунок 3.2.20 Эскиз для создания трубТеперь с помощью операциисоздадим вырезы труб.Параметры: Operation – Cut Material (вырез материала), Direction – Both Symmetric (в оба направления), Extent type – Through all (вырез через всю геометрию).Результат операции показан на рисунке 3.2.21.98Рисунок 3.2.21 Геометрия межтрубного пространстваТеперь приступим к построению входного и выходного каналовтеплообменника.

Поскольку конфигурация данных каналов полностьюидентична, мы создадим лишь один из них, а второй построим методомкопирования первого. Канал будет представлять собой отдельное тело.Сначала применим операцию создания твёрдого тела по сечениям.Первым сечением будет служить боковая сторона уже созданного намимежтрубного пространства, а вторым – круг, лежащий в плоскости,отстоящей от боковой стороны межтрубного пространства на 70 мм.Таким образом, нам необходимо будет построить два эскиза. Длякаждого из них следует создать собственную плоскость. Как вы уже моглизаметить, в Ansys Design Modeler все эскизы являются принадлежностьюисключительно плоскостей, т.е. невозможно создать эскиз на плоскостьграни твёрдого тела – для этого вначале нужно будет создать плоскость,проходящую через эту грань, а затем уже в этой плоскости создавать эскиз.99Итак, для создания первой плоскости нам необходимо будет выделить вобласти построения боковую грань межтрубного пространства (как показанона рисунке 3.2.22) и нажать кнопку «New plane».

Программа выдастдиалоговое окно создания плоскости, где уже автоматически проставленыпараметры создания плоскости на указанной грани (Type: On face).Нажимаем.Вторую плоскость создадим методом отступа от первой. Для этогоследует нажать кнопку «New plane», в графе Type в свойствах выбрать«From plane» («От плоскости»), а затем в графе Trasform 1 (RMB) выбратьOffset Z («Отступ по оси Z») и в качестве значения отступа задать 70 мм. Длязавершения операции создания необходимо, как и в любом другом случаенажать.Рисунок 3.2.22 Выделение грани для создания плоскостиПрежде чем создавать сами эскизы, необходимо сделать замечание.Дело в том, что операция построения тела по сечениям в Design Modelerтребует наличия одинакового числа граней у эскиза в каждом сечении.100Проще говоря, если одно из сечений – четырёхугольник, то необходимо,чтобы остальные сечения, по которым строится операция, тоже имели по 4стороны. При этом не обязательно, чтобы между двумя соседними сторонамибыл угол, отличный от 180 градусов.

К примеру, на рисунке 3.2.23 фигура а)воспринимается программой как треугольник (в ней BC – сплошной отрезок),а фигура б) – как четырёхугольник (в ней ВС – это последовательность издвух отрезков BD и DC).Рисунок 3.2.23 К определению многоугольника в Ansys Design ModelerИзвышесказанного следует, что эскиз, представляющий собойокружность, необходимо составить из четырёх отдельных дуг, как показанона рисунке 3.2.24.Рисунок 3.2.24 Окружность, составленная из 4 дугСоздадим вначале эскиз в плоскости, расположенной на поверхностиграни межтрубного пространства.Данный эскиз должен полностьюповторять форму самой грани (прямоугольник 40 на 45 мм).101Теперь приступим к созданию второго эскиза. Для этого выбираем вдереве построения вторую созданную нами плоскость и нажимаем кнопку«New sketch».Для создания окружности из 4 дуг нам необходимо сначала будетсделать вспомогательный эскиз.Вначале необходимо начертить две произвольных пересекающихсялинии.

Теперь нужно создать в месте их пересечения точку с помощьюкоманды(«Создание вспомогательной точки напересечении двух линий»). После этого следует проставить на эскизеразмеры согласно рисунку 3.2.25.Рисунок 3.2.25 Создание вспомогательного эскизаНа рисунке:A4A5H1V235o70o45 mm40 mm102Напоминаем, что если проставить угол в том виде, как изображено нарисунке сразу не удаётся, следует использовать во время простановкиразмера команды «Alternate angle», которая доступна в контекстном меню,вызываемом ПКМ.Вспомогательный эскиз создан. Теперь с помощью кнопкиsketch»создаёмосновнойэскиз.Воспользуемся«Newкомандой(«Создание дуги с указанием центра и двух точек). В качествецентра необходимо указать точку пересечения созданных нами ранеепрямых, а в качестве начальной и конечной точек дуги – произвольныеточки, лежащие на этих прямых. Начало каждой последующей дуги должносовпадать с концом предыдущей.

После создания 4 дуг, необходимоустановить, что их диаметр равен 50 мм (достаточно проставить этот размерединожды).Теперь приступим к созданию тела по сечениям. Для этого выделим вдереве построения созданные нами два основных эскиза (вспомогательныйэскиз с пересекающимися прямыми не выделяем). Теперь выбираем напанели инструментов командуfrozen» и нажимаем, в пункте Operation выбираем «Add.Для завершения построения геометрии входного канала осталосьсоздать участок цилиндрической формы (см.

рисунок 3.2.18). Для егосоздания выберем в дереве построения эскиз окружности, построенный намиранее, и нажмём на кнопкунажмём, в качестве длины поставим 40 мм и. Как вы заметили, цилиндр построенный нами представляетсобой отдельное тело. Объединим его с телом, построенным по сечениям спомощью команды.Теперь создадим зеркальную копию входного канала с помощьюкоманды, выбрав опцию «Mirror», а в качестве тела и плоскостисимметрии соответственно созданный нами входной канал и плоскость XY.Нажимаем.103Построениегеометриипрактическизакончено.Осталосьлишьобъединить созданные во время построения три тела в одну деталь («Part»).Для этого выделим их в дереве построения, нажмём ПКМ и выберем команду«Form new part».3.3. Построение сеток в Ansys MeshingВ данном разделе мы рассмотрим общие принципы работы спрограммой Ansys Meshing, предназначенной для автоматической генерациинеструктурированных сеток с минимальным вмешательством со стороныпользователя.Для ознакомления с Ansys Meshing мы воспользуемся геометрией задач,построенной нами в предыдущем разделе.3.3.1.Знакомство с интерфейсомAnsys Meshing запускается в среде Workbench через раздел Mesh (болееподробно структура разделов Workbench обсуждалась в разделе 4.1).Для начала знакомства, откроем созданный нами проект по построениюгеометрии реактивного сопла и запустим Ansys Meshing.Рисунок 3.3.1 Общая структура окна Ansys Meshing104Рассмотрим структуру рабочей среды Ansys Meshing.Окно 1 представляет собой дерево построения, где по разделамотображаются операции, связанные с построением сетки.Окно 2 – область построения, где изображается импортированная изDesign Modeller геометрия и построенная на её основе сетка.Цифрой 3 обозначена панель инструментов.В окне 4 отображаются основные свойства компонентов из деревапостроения.Окно 5 служит для отображения предупреждений и системныхсообщений.Окно 6 отображается каждый раз при запуске Meshing и в ней можноуказать основные свойства модели (подробнее структуру этого мырассмотрим ниже).Рисунок 3.3.2 Структура панели инструментов Ansys MeshingПодробнее рассмотрим панель инструментов (см.

рисунок 3.3.2). Каквидно из рисунка, по умолчанию панель состоит из 5 основных блоков.Блок 1 содержит стандартное меню, в котором можно найти командысохранения файлов, экспорта сетки, импорта геометрии и т.д.Блок 2 содержит следующие команды: Генерация сетки («Generate Mesh») – команда позволяетсгенерировать сетку после задания всех необходимых параметров.105 Новая секущая плоскость («New Section Plane») – позволяетсоздать секущую плоскость для визуализации элементов в объёмесетки. Создание подписей на теле модели («Graphics annotation») Создание текстовой заметки («New comment») Создание картинки («New figure or image») Спецификация примененных к модели настроек («Worksheet») –позволяет просмотреть статус всех применных к модели настроек.Блок 3 – различные фильтры выделения. Данные команды позволяютустановить тип элементов (точки, ребра, поверхности, тела), которые мыхотим выделить с помощью курсора в области построения.

Также блоксодержиткомандыдляманипулированияизображениемвобластипостроения (вращение, панорамирование, масштабирование и т.д.).Блок 4 – команды по управлению внешним видом линий и точек моделив области построения.Блок 5 – команды по управлению параметрами построения сетки. Сюдавходят: Команда «Внести изменения» («Update»), позволяющая послеустановления новых настроек внести их в сеточную модель. Как ив случае с командой «Generate» в Design Modeller, в Meshing всеизменения в саму модель вносятся только после нажатия кнопок«Generate Mesh» и «Update».