Построение сеток в задачах авиационной и космической техники - А.М. Молчанов, М.А. Щербаков, Д.С. Янышев, М.Ю. Куприков, Л.В. Быков. 2013 (1013341), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Их отличие заключается в том, что покоманде «Generate Mesh» сетка будет сгенерирована заново, а вслучае команды «Update» программа попытается внестиизменения в существующую сетку без полного её перестроения снуля. Группа команд «Mesh», включающая в себя:o уже знакомую нам команду «Generate Mesh»;o команду «Preview Surface Mesh», позволяющую выполнитьпредварительный просмотр поверхностной сетки передпостроением объёмнойo команду «Preview Source and Target Mesh», позволяющуювыполнить предварительный просмотр сетки поверхностей«источника» и «цели» в случае построения сетки методомвытягивания (теоретические основы метода изложены вразделе 3.2.3).106 Группа команд «Mesh control» (данные команды также доступны вконтекстных меню, вызываемых по клику ПКМ насоответствующих пунктах дерева построения), включающая в себяo установку метода построения сетки («Method»).

На выбордаются несколько опций: Автоматический метод («Automatic»). В этом случаепрограмма сама выберет наиболее подходящий методпостроения Тетраэдрическая сетка («Tetrahedrons») Сетка с преобладанием гексаэдрический элементов(«Hex. dominant») Построение сетки методом вытягивания («Sweep») Построение мультизонной сетки («Multizone»), в этомслучае тип сетки будет варьироваться для разных зонгеометрии;o установку размеров элементов для различных областей(«Sizing»);o установку размера элементов в области контакта двухдеталей (при построении сеток сборок);o измельчение сетки в указанных регионах («Refinement»);o построение поверхностной сетки как структурированной(«Mapped face meshing»);o контроль совпадения расположения узлов для решения задачс периодическими граничными условиями («Match control»);o полуавтоматическое устранение мелких деталей геометрии(«Pinch») – служит для увеличения качества сетки в случаесетки;o создание сетки для пограничного слоя («Inflation»). Включение отображения графика качества сетки («Metric graph») Вызов окна основных свойств модели («Options») – вызываетокно, обозначенное цифрой 6 на рисунке 3.3.1.Теперь рассмотрим структуру окна основных свойств модели.

Данноеокно содержит следующие разделы: Физический тип задачи («Physics preference») в зависимости откоторого будут установлены особые настройки построения сетки:o вычислительная гидродинамика («CFD»);o явный расчёт механических задач, включая физику удара ивзрыва («Explicit»);o расчёт прочности («Mechanical»);o расчёт электромагнетизма («Electromagnetic»).107 Метод построения сетки («Mesh method») – в данном разделетолько самые базовые опции:o Автоматический режим («Automatic»)o Тетраэдральнаясеткаметодомтипаоктодерева(«Tetrahedrons (Patch Independent)») – в данном случаеисходная геометрия поверхностей может быть нарушенаo Тетраэдральная сетка методами типа движущегося фронта иДелоне («Tetrahedrons (Patch Conforming)») – в этом случаеисходная геометрия поверхностей является отправнойточкой для построения сетки и сохраняется всегда Опции установок:o Установить настройки для текущего проекта («Set physicsand create method»)o Установить данные настройки настройками по умолчанию(«Set meshing defaults»)o Отображать данную панель при каждом запуске Meshing.Ознакомившись с интерфейсом программы, приступим непосредственнок построению сетки для реактивного сопла.3.3.2.Построение сетки реактивного соплаДля наглядности, мы рассмотрим поочерёдно два метода построениясетки.

Сначала построим неструктурированную тетраэдральную сетку, азатем – сетку методом вытягивания.Любоепостроениесеткицелесообразноначинатьсразметкиповерхностей, на которых планируется установить граничные условия.Неразмеченные поверхности при непосредственной настройке расчёта Ansysавтоматически группирует и назначает им граничное условие типа «Стенка».В нашем случае мы разметим области входа, выхода, плоскостейсимметрии, области входа спутного потока и внешней границы течения.Таким образом, мы оставим неразмеченной только стенку сопла.Для того чтобы начать разметку, нажмём ПКМ по пунту «Model» вдереве построения, вызвав контекстное меню.

Выбираем Insert («Вставка») –Named Selection («Поименованная группа»).108Теперь необходимо выбрать поверхность в области построения. Выборосуществляется ЛКМ, как и в Design Modeler (при этом, если намнеобходимо выбрать несколько поверхностей, то необходимо при выборезажать на клавиатуре кнопку Ctrl). Сейчас нам нужно выбрать поверхностьвхода в сопло (см. рисунок 3.3.3). После этого в окне свойств нажимаем наподсвеченный жёлтым пункт «Geometry» («Геометрия»), а затем Apply(«Применить»).Как можно заметить, в дереве построения появился пункт «NamedSelections» («Поименованные группы») с подпунктом Selection, нажав накоторый мы увидим, что область входа в сопло начинает подсвечиватьсякрасным цветом.По умолчанию Meshing называет все размеченные нами области пошаблону «Selection», «Selection 2» и т.д.Переименуем пункт «Selection», назвав его «Inlet» (что означает –«вход»).

Для этого нажмём по нему ПКМ, выберем в контекстном менюпункт «Rename» («Переименовать») и введём новое название.Подобным образом размечаем оставшиеся поверхности, согласнорисунку 3.3.4.Рисунок 3.3.3 Выбор поверхности входа в сопло109Рисунок 3.3.4 Разметка поверхностей моделиПосле этого сделаем первую попытку генерации сетки, нажав на.Результат операции показан на рисунке 3.3.5. Как видно из рисунка, снастройками по умолчанию сгенерированная сетка получается достаточногрубой, элементы достигают в размере почти 0.1 м.В целом, потребный размер ячеек сетки определяется используемымчисленным методом, поэтому мы не будем останавливаться здесь направилах подбора оптимального размера ячеек, рассмотрев лишь методы, спомощью которых данный размер можно изменить.Рассмотрим для начала общие настройки сетки.

Для этого выберем спомощью ЛКМ в дереве построения пункт «Mesh».Рассмотрим структуру настроек, отображаемых в окне свойств.110Рисунок 3.3.5 Результат полностью автоматической генерации сеткиВ настройках представлены некоторые разделы. Настройки по умолчанию («Defaults»)o Физический тип задачи (доступные опции нами ужерассматривались)o Для какого решателя строится данная сетка («SolverPreference»)o Общая настройка густоты сетки (изменяется от -100 до 100),где меньшее значение означает больший размер ячейки и,как следствие, меньшую точность получаемых вдальнейшем результатов Управление размером ячеек («Sizing»)o Улучшенные функции размера элементов («Use AdvancedSize Function») Выключено («Off») Включено, основной параметр – радиус кривизныповерхностей («On: Curvature») Включено, основной параметр – близость кповерхности и её характерный размер («On:Proximity») Включено, комбинированный метод («On: Proximityand Curvature»)o Настройка общей густоты сетки (более грубый способнастройки, нежели в предыдущем разделе) Грубая («Coarse») Средняя («Medium») Мелкая («Fine»)o Настройка характерного размера сетки на первой итерации(«Intial Size Seed»)111 Размер согласно текущей выбранной сборке илиобласти («Active Assembly») Размер согласно всей области («Full assembly»)o Скорость изменения размера элементов при удалении отповерхности Медленная («Slow») Быстрая («Fast»)o Установка степени измельчения сетки в зависимости отрадиуса кривизны («Span Angle Center») Слабая («Coarse») Средняя («Medium») Сильная («Fine»)o Дальнейшие параметры размера сетки зависят от выборатипа функции размера элементов.

В самом общем случае(при комбинированной функции размера элементов) сюдавходят следующие параметры: Параметр отвечающий за размер элементов вдольизогнутых границ, выраженный в углах («Span AngleCenter») – меньший размер угла соответствует болеевысокой степени измельчения сетки на границе Параметр, отвечающий за степень измельчения взависимости от близости поверхностей. («ProximityAccuracy») Значения: 0 – наиболее быстро и наименееточно, 1 – наименее быстро, наиболее точно Количество слоёв элементов в узких проёмах («NumCells Across Gap») Минимальный размер объёмного элемента («MinSize») Максимальный размер элемента на поверхности («MinFace Size») Максимальный размер объёмного элемента («MaxSize») Скорость роста размера элементов при удалении отповерхности Опции автоматического построения призматических слоёв(«Inflation») Мы не будем на них останавливаться, посколькупользоваться ручными настройками в данном случае удобнее.Крометого,опциидляавтоматическогопостроенияпризматических слоёв практически совпадают с ручными, которыемы рассмотрим несколько позднее. Включение построения сетки методом с висящими узлами(«CutCellMeshing») – данная опция доступна, только если вкачестве решателя выбран Fluent.112 Продвинутые настройки («Advanced») Настройки по удалению мелких деталей в сложной геометрии(«Defeaturing») Статистическая информация о сетке («Statictics»)o Количество узлов («Nodes»)o Количество элементов («Elements»)o Качество сетки («Mesh Metrics») – подробнее относительнотеории качества сеток см.

раздел 3.2 Выключено («Off») Параметр качества («Quality») Форм фактор («Aspect Ratio») Отношение якобианов («Jacobian ratio») Степень перекошенности(«Warping Factor») –доступно для пирамид, призм и гексаэдровИтак, мы рассмотрели основные параметры настройки построения сетки.Какможнозаметить,Meshingпредоставляетдостаточноширокийинструментарий для оптимизации размера и качества создаваемой сетки.Посмотрим теперь на качество созданной нами сетки. Для этого внастройках сетки в разделе «Statistics» в пункте «Mesh Metrics» выберемопцию «Quality». График, сгенерированный программой, представлен нарисунке 3.3.6.Рисунок 3.3.6.

Качество сетки, созданной с настройками по умолчаниюКак видно из рисунка, в сетке присутствуют некачественные элементы(соответствующий столбик обведен кружком).Чтобы увидеть, какие элементы имеют данное качество достаточнонажать ЛКМ по данному столбику диаграммы. Возможно, столбик окажется113слишком маленьким, чтобы в него можно было попасть.

Характеристики

Список файлов книги