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 9

Выбираемдля него имя, например – «Mesh1».Теперь находим в окне «Toolbox», в подразделе «Analysis Systems»пункт «Fluid flow (CFX)» (если его нет, значит он не установлен) и точнотаким же образом перетаскиваем в окно проекта.72В результате окно проекта должно выглядеть так же, как показано нарисунке 3.1.4.Рисунок 3.1.4 Окно проекта после создания компонентов «Mesh» и«Fluid Flow (CFX)»Рассмотрим структуру компонентов «Mesh» и «Fluid Flow (CFX)»В компоненте «Mesh1» присутствует всего два пункта «Geometry»(«Геометрия») и «Mesh» («Сетка»).Компонент «Fluid Flow (CFX)» состоит из следующих частей:«Geometry»(«Геометрия»),«Mesh»(«Сетка»),«Setup»(«Настройкарасчёта»), «Solution» («Решение задачи») и «Results» («Анализ результатов»).Сейчас компоненты «Mesh1» и «Fluid Flow (CFX)» ещё ничем несвязаны. Необходимо соединить их так, чтобы сетка, созданная в компоненте«Mesh1», транслировалась в компонент «Fluid Flow (CFX)».Для этого необходимо с зажатой ЛКМ перетащить пункт «Mesh» изкомпонента «Mesh1» в пункт «Setup» компонента «Fluid Flow (CFX)», какпоказано на рисунке 3.1.5.73Рисунок 3.1.5 Создание связи между компонентамиРезультат данной операции показан на рисунке 3.1.6.Рисунок 3.1.6 Связанные компонентыЛегко заметить, что из компонента «Fluid Flow (CFX)» исчезли пункты«Geometry» и «Mesh», что естественно, поскольку теперь они транслируютсяиз компонента «Mesh1».Теперь сохраним проект с помощью кнопки «Save» на верхней панели.Важно: Во избежание сбоев в работе, в наименовании путисохранения проекта должны содержаться только латинские буквы.

Приэтомсамоназваниепроектатожеисключительно латиницей.74должнобытьнабраноЗаметим также, что вообще можно обойтись и без отдельногокомпонента«Mesh»,асразусоздатьиработатьвкомпоненте«Fluid Flow (CFX)»3.2. Работа в Ansys Design ModelerОсновным встроенным средством моделирования геометрии в пакетеAnsys является редактор Ansys Design Modeler.Для знакомства с ним, запустим Design Modeler, щёлкнув два раза ЛКМпо пункту «Geometry» в компоненте Mesh1, который мы создали в разделе3.1.При запуске программа предложит нам выбрать единицы измерениядлины, которые мы хотим использовать (см. рисунок 3.2.1)Рисунок 3.2.1 Выбор единиц измеренияКак видно из рисунка, можно выбрать различные единицы измерения:метры(Meter),сантиметры(Centimeter),миллиметры(Millimeter),микрометры (Micrometer), футы (Foot) или дюймы (Inch).

Программапозволяеттакжеиспользоватьединицыизмерения,которыеможноустановить для всего проекта Workbench (по умолчанию это метры) – дляэтого необходимо установить галочку напротив «Always use project unit».Существует возможность подтверждения применения выбранной единицы75измерения ко всему проекту по умолчанию. Для этого необходимо поставитьгалочку в окне «Always use selected unit».Наконец, можно подключитьподдержку больших моделей, вплоть до 1000 км3 – галочка «Enable largemodel support».Для нашего примера выберем в качестве единиц измерения миллиметрыи нажмём «OK».Рассмотрим структуру основного окна Design Modeler (рисунок 3.2.2).Окно 1 представляет собой дерево построения, где последовательноотображаются все операции, которые производятся с моделью.Окно 2 – область построения, где изображается вид построенной намимодели.Цифрой 3 обозначена панель инструментов.В окне 4 отображаются основные свойства компонентов из деревапостроения.Рисунок 3.2.2 Общая структура окна Ansys Design ModelerПодробнее рассмотрим панель инструментов (см.

рисунок 3.2.3). Каквидно из рисунка, по умолчанию панель состоит из 8 основных блоков.76Рисунок 3.2.3 Структура панели инструментов Ansys Design ModelerБлок 1 содержит кнопки: «Start over» («Начать сначала») – полностью очищает рабочеепространство, позволяя начать построение модели с нуля; «Save Project» - сохранение проекта; «Export» - экспорт геометрии в различных форматах; «Image capture» («Снимок экрана») – позволяет сделать снимокобласти построения и сохранить его в графическом формате.Блок 2 – стандартные команды «Undo» и «Redo» («Отмена» и«Повторить»).Блок 3 – различные фильтры выделения. Данные команды позволяютустановить тип элементов (точки, ребра, поверхности, тела), которые мыхотим выделить с помощью курсора в области построения.Блок 4 – команды для манипулирования изображением в областипостроения (вращение, панорамирование, масштабирование и т.д.).Блок 5 – команды по управлению внешним видом линий модели вобласти построения.Блок 6: выбор текущей плоскости; создание новой плоскости; выбор текущего эскиза; создание нового эскиза.Блок 7: Кнопка «Generate» («Создать») – позволяет создать новый элементмодели.

Применяется как финальная команда после задания всех77параметровновогоэлемента(подробнееэтобудетпродемонстрировано на примерах); Кнопка «Share topology» (Общая топология) используется дляпостроения сеток в сборках, когда модель содержит несколько тел.Блок 8 – команды построения модели:«Extrude» – вытягивание;«Revolve» – вращение;«Sweep» – вытягивание вдоль кривой;«Skin/Loft» – построение тела по сечениям;«Thin/Surface» – создание поверхности или тонкостеннойоболочки;«Blend» – скругление;«Chamfer» – фаска;«Point» – создание точки;«Parameters» – задание параметрических размеров с помощьюкомандной строки.Дополнительные инструменты, которые могут понадобиться припостроении моделинаходятся в меню, в разделах «Create», «Concept» и«Tools». Некоторые из них будут рассмотрены по мере необходимости напримерах.Итак, мы познакомились с интерфейсом Ansys Design Modeler и теперьможем приступать к построению геометрии.

Следует отметить, чтоизложение материала в данном пособии предполагает, что читатель знаком собщими принципами трёхмерного моделирования и поэтому подробно этивопросы рассмотрены не будут.3.2.1.Примеры построения геометрии3.2.1.1.Построение геометрии реактивного соплаВ качестве первого примера рассмотрим пример построения геометрииреактивного сопла.Сразу же сделаем важное разъяснение. Дело в том, что в ходе расчётатечений газов и жидкостей прежде всего нас интересует построение78геометрии самого объёма жидкости или газа, а не обтекаемого тела.Вследствие этого во многих задачах, где предметом интереса является толькорасчёт течения (без учёта процессов происходящих в самом твёрдом теле),геометрия и сетка строится только для жидкого объёма. При этом твёрдоетело представляется в виде «полости» в этом жидком объёме (см.

рисунок3.2.4)Рисунок 3.2.4 Геометрия тела и геометрия обтекающей средыДля наглядности построим сначала трехмерную модель самого сопла, ауже потом преобразуем её в модель для расчёта течения, где стенка соплабудет представлена в виде "полости" в теле течения. Обычно на практикеможно сразу построить модель течения, не строя геометрию твёрдого тела. Сгеометрией твёрдого тела работают в двух случаях:1) она уже построена в другой CAD-системе (SolidWorks, Catia, UG и т.д.)и затем экспортирована в Ansys;2) интересна сопряженная задача, когда требуется определение параметроввоздействия течения на твердое тело.Построение модели начинается с выбора в дереве построения плоскостиXY. Для этого щёлкаем по ней ЛКМ, после чего на панели инструментовнажимаем кнопку«New sketch».

Теперь нам нужно перейти на панель«Sketching», вкладка которой находится внизу окна дерева построения(см.Рисунок 3.2.5)79Рисунок 3.2.5 Включение панели SketchingСама панель Sketching показана на рисунке 3.2.6.Рисунок 3.2.6 Панель SketchingКак видно из рисунка, панель состоит из 5 вкладок:80 «Draw» («Рисование») – здесь расположены основныеинструменты для построения эскиза; «Modify» («Изменить») – вкладка, содержащая инструменты дляредактирования; «Dimensions» («Размеры») – вкладка для проставления размеров; «Constraints» («Привязки») – создание привязок; «Settings» («Настройки») – управление настройками рабочегопространства эскиза.Сейчас нас интересует вкладка «Draw».Для рисования будем использовать инструменты Line (прямая), TangentLine (касательная прямая) и Arc by Tangent (касательная дуга).

Отметим, чторядом с курсором, когда мы наводим на какую-либо ось появляется буква C(centerline) – это означает, что начальная точка нашей линии будет лежатьточно на оси. Если появляется буква P (point) – это значит, что наша линиябудет начинаться из какой-то конкретной, уже построенной точки (например,из конца другого отрезка или из начала координат).

Буква H (horizontal)означает что изображаемая прямая будет строго горизонтальна, а буква V(vertical) – что строго вертикальна.Начнём рисование из центра координат, проведя прямую линию. Размерв данном случае пока не имеет значения. После этого нарисуемгоризонтальную линию, выходящую из конца вертикальной. Затем – дугу,касательную к нашей прямой. После этого прямую, касательную к дуге, азатем две последовательных касательных дуги.В результате всех манипуляций у нас должен получиться эскиз,изображённый на рисунке 3.2.7.81Рисунок 3.2.7 Эскиз контура соплаТеперь проставим необходимые размеры.

Для этого перейдём навкладку «Dimensions». Её структура представлена на рисунке 3.2.8.Рисунок 3.2.8 Панель простановки размеров82Интуитивно здесь всё понятно, однако кратко перечислим назначенияклавиш: размер общего вида (в зависимости от конкретной геометрии этоможет быть длина, диаметр, угол и т.д). горизонтальный размер (можно задавать горизонтальноерасстояние между двумя точками, точкой и осью и т.д.); вертикальный размер (можно задавать вертикальное расстояниемежду двумя точками, точкой и осью и т.д.); длина/расстояние; радиус; диаметр; угол; полуавтоматическая простановка размеров в эскизе; редактирование размеров; перемещение полки размера; анимация размера (указанный размер будет циклично изменяться); настройка отображения (можно выбрать, показывать линаименование размера, его значение или обе эти опцииодновременно).Начнём проставлять размеры с радиуса выходного сечения сопла.

Дляэтого проставим расстояние от конечной точки нашего эскиза до оси, выбравтип размера «Vertical». Во время простановки самого размера можнощёлкнуть ПКМ для входа в контекстное меню, где среди прочих команднаходится команда «Cancel» («Отмена») и «Edit Name» («Редактировать имяразмера»).После простановки размеров, из значения устанавливаются в окне«Details View» (окно 4 на рисунке 3.2.2). Как только мы установили на нашемэскизе размер выходного сечения сопла, он появился в окне «Details View»под названием V1.