Факультет 2. 2017 год. Курсовая работа по Ansys Workbench (1014320), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Для этого создадим эскиз в плосокости YZ, выбрав эту плоскость в дереве построения и нажав на кнопку «New sketch».

Вид данного эскиза показан на рисунке 3.2.16. Он представляет собой две прямых линии, выходящих из начала координат.

Размеры на эскизе:

После простановки размеров выбираем операцию вытягивания , в качестве операции в пункте «Operation» выбирая «Add frozen», а в качестве размера – 750 мм. При этом в пункте «As Thin/Surface» ставим Yes и указываем нулевую толщину по направлениям Inward и Outward. Нажимаем .

Теперь с помощью получившихся поверхностей нам необходимо рассечь наше тело. Для этого используется команда («Разрезать»), находящаяся в меню «Create».

В качестве типа сечения («Slice type») выбираем «Slice by surface» («Сечение поверхностью»). Затем в области построения выбираем одну из двух построенных ранее плоскостей. Применяем выбор, и нажимаем .

Рисунок 3.2.16 Эскиз плоскостей симметрии

После этого проделываем то же самое со второй плоскостью.

Теперь остаётся лишь удалить ненужные нам тела. Для этого в меню «Create» выбираем команду («Операция с телами»).

Данная команда представляет обширный выбор различных действий с телами, начиная от создания зеркальных копий тел (опция «Mirror») и заканчивая упрощением сложной геометрии (опция «Simplify»).

Сейчас нам необходима опция Delete в пункте «Body operation». Выбираем её, после чего выделяем в дереве построения все тела, кроме самого первого. Применяем выбор и нажимаем .

В результате должно остаться тело, изображённое на рисунке 3.2.17, а счётчик тел в дереве построения должен указывать наличие одного тела и одной детали.

На этом построение геометрии завершено и остается лишь сохранить проект.

Рисунок 3.2.17 Окончательный результат

1.3.Построение сеточной модели реактивного сопла

Импортируем геометрию сопла: File > Import Geometry > ParaSolid, выберем файл Nozzle.x_t и укажем единицу измерения длины Millimeter, нажмём OK. Полученная геометрия будет содержать два семейства: NOZZLE – самого сопла и FLUID – семейства, содержащего геометрию расчётной области (газовая область внутри сопла и область истечения). Семейство NOZZLE необходимо удалить за ненадобностью.

Далее, распределим существующую геометрию по семействам:

INLET – семейство для задания ГУ «Вход». Соответствует блоку форсунок в камере сопла;

OUTLET – семейство для задания ГУ «Выход». Поверхность, лежащая напротив среза сопла;

PRIODIC_L и PERIODIC_R – поверхности для задания ГУ «Периодичность»;

OPENING – поверхность для задания ГУ «Открытая граница» (Opening);

OPEN_IN – поверхность на которой можно задать ГУ «Открытая граница» или «Вход», что упрощает процесс счёта и необходимо при моделировании полёта ракеты (истечение с спутный поток);

AXES – содержит только осевую линию. Данное семейство необходимо только для построения блочной топологии сопла;

WALL_1 и WALL_2 – стенки сопла, внутренняя и внешняя, соответственно;

FLUID – материальная точка. После распределения геометрии по семействам, исходное семейство с именем FLUID исчезнет, как не содержащее геометрию. Освободившееся имя можно использовать повторно. На рисунке 4.6.1 представлена геометрия расчётной области сопла и Дерево модели. По цвету имени семейства в Дереве модели и цвету геометрии расчётной области можно определить принадлежность геометрии к тому или иному семейству.

Рисунок 4.6.1 Геометрия расчётной области, распределённая по семействам (семейство PERIODIC_R – погашено)

Особенностью данной модели является периодичность боковых поверхностей (семейства PERIODIC_L и PERIODIC_R), т.е если одну из поверхностей провернуть вокруг оси, то можно получить совпадение всех точек геометрии с точками геометрии другой поверхности. Данная периодичность называется «периодичностью вращения». Задание периодичности при создании сеточной модели необходимо для того, чтобы узлы сетки, расположенные на одной из периодичных поверхностях отличались от соответствующих узлов другой поверхности только по угловой координате. При решении задачи параметры потока с одной поверхности будут передаваться на другую без осреднения. Что повышает точность расчёта.

Периодичность задаётся следующим образом: вкладка Mesh > Global Mesh Setup > Set up Periodicity . Активизируется функция Define periodicity, выбирается Rotating periodic. В окне Axis задаётся ось вращения (в единичных векторах i, j, k) – в нашем случае ось вращения OX, следовательно вводим 1 0 0 (через пробел). В окне Angle задаём угол периодичности. В представленном примере угол периодичности 30°. Нажимаем OK.

Установим следующие параметры сетки:

Далее Compute Mesh > Compute.

Для призматического слоя зададим следующие параметры: Prism Meshing Parameters > Initial height – 0.05, Number of layers – 10. Остальные настройки оставим «по умолчанию». Создадим призматический слой на поверхностях семейств WALL_1 и WALL_2 (Compute Mesh > Prism Mesh, выбрать семейства – Select Parts for Prism Layer, Compute).

Проведём процесс выглаживания сетки: вкладка Edit Mesh > Smooth Mesh Globally . Критерий сглаживания Criterion – Quality, целевое значение Up to value – 0.2, число итераций сглаживания Smoothing iterations – 20.

После описанных операций должна получиться сеточная модель газовой расчётной области реактивного сопла с качеством сетки более 0.15 по параметру Quality (низкокачественные элементы находятся возле оси сопла) и числом элементов около 243.000.

При желании и в качестве тренировки можно попробовать различные варианты задания параметров сетки, а также использования функции Density для более подробного описания потока в местах скачков уплотнения (например, в горле сопла).

1.3.1.Создание блочной структуры реактивного сопла

Перед построением блочной топологии расчётной области реактивного сопла, необходимо выгрузить из проекта имеющуюся сетку (чтобы не мешалась в дальнейшей работе): File > Mesh > Close Mesh. Далее, в Дереве модели оставим включенными только точки и кривые, остальные геометрические объекты (поверхности и тела) для построения блока не нужны и будут только загромождать рабочее окно лишним изображением.

Перейдём на вкладку Blocking и построим исходный блок (Create Block > Initialize Blocks, Part – FLUID).

Периодичность геометрии и сетки задана ранее. Теперь необходимо задать периодичность и для блока: Edit Block > Periodic Vertices . Укажем попарно на вершины блока: 22 и 26; 38 и 42; 37 и 41; 21 и 25. Блок немного деформируется – ничего страшного. Если включить функцию Дерево модели > Blocking > Vertices (если галочка не стоит – поставьте) > ПКМ > Periodic, то на блоке появятся красные стрелки, соединяющие вершины блока. Данные стрелки показывают, какие вершины периодичны между собой. В этом же меню можно включить и нумерацию вершин (Numbers). Результат задания периодичности представлен на рисунке 4.6.2. После проверки периодичности вершин, функцию отображения периодичности можно отключить.

Рисунок 4.6.2 Блок с периодичными вершинами

Так как из-за задания периодичности нижняя часть блока (ближняя к оси сопла) довольно подвижна и при выполнении каких-либо операций будет сильно деформироваться, то лучше часть вершин и рёбер привязать на данном этапе к геометрии. А именно привяжем вершины 38 и 42 к соответствующим точкам (функция Associate Vertex ); рёбра 38-42, 41-41, 37-38, 26-42, 22-38, 25-26 и 21-22 к соответствующим кривым геометрии (функция Associate Edge ). При помощи функции Move Vertices переместите вершины 21, 25, 37 и 41 блока как показано на рисунке 4.6.3.

Рисунок 4.6.3 Перемещение вершин блока

Вполне вероятно, что при перемещении вершин возникнет ситуация, показанная на рисунке 4.6.4 – одна из периодичных вершин сместилась не в ту сторону после перемещения другой вершины. Ничего страшного не произошло, возьмите вершину (в данном случае 41) и переместите её на соответствующую ей кривую (в данном случае – вертикальную голубую). Ошибка исчезнет.

Рисунок 4.6.4 Ошибка с расположением вершины блока

При помощи функции Split Block разбейте существующий блок горизонтальным сплитом. Далее, при помощи функции Merge Vertices > Collapse Blocks схлопните нижний блок. Для этого выберете ребро 69-73, подтвердите выбор нажатием КМ (ребро окрасится в красный цвет). Выберете нижний блок (рисунок 4.6.5, а) и подтвердите нажатием КМ. Результат использования функции представлен на рисунке 4.6.5, б.

а)

Характеристики

Список файлов книги