Возможности ANSYS (1050650), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Влияние этих флуктуацийна основной объем потока учитывается спомощью модели турбулентности, приэтом граничные условия турбулентногопотока удовлетворяются автоматически.Поток считается несжимаемым, еслиплотность постоянна или почти постоянна,а также если для сжатия среды требуетсясравнительно мало энергии.Офис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ruВозможности программы• Теплообменвпотоке,чтодаетвозможностьнайтираспределениетемператур в движущейся среде. Всвязанной задаче теплопередачи уравнениеэнергии решается для некоторой области,имеющей жидкую и твердую поверхности.Прирасчетесвободнойконвекциипринимается,чтодвижениесредыпорождается разностью давлений, котораяобусловленаградиентомплотности,возникающим при изменении температуры.В случае вынужденной конвекциисуществуют силы, приложенные извне кпотоку. Теплопроводность происходит вслоежидкости,прилегающемкповерхности раздела, затем движениемпотока энергия уносится.
Граничныеусловия для теплового анализа включаютначальное распределение температуры,коэффициент теплоотдачи, тепловой потоки тепловое излучение.• Сжимаемый поток, характерный длявысокоскоростного течения газов, когдаизменения плотности существенно влияютна параметры движения. Скорости потокаобычно велики по сравнению со скоростьюзвука в среде. Анализ дозвуковых,околозвуковых и сверхзвуковых теченийможно выполнять с учетом или без учетатеплообмена.Конечно-элементноепредставлениесистемы уравнений для полностью связаннойзадачи движения сплошной среды имеет вид:Kxx KxyKyx KyyKxx KzyCTx CTyKTX KTYKxz - Cx 0Kyz - Cy 0Kzz - Cz 0CTz 00KTZ0 KxxVxVyVzPT=====FxFyFz0FTВекторы Vx, Vy, Vz, P, T представляютсобой пять основных степеней свободы в узлах:скорости потока, давления и температурысоответственно.Вглобальнойматрицекоэффициентов подматрица К относится квзаимовлияниюпроцессовадвекции(механического переноса среды) и диффузии.Матрицы С образованы операторами градиентовдавления и их транспозициями, а матрицы СТ операторами дивергенции скорости.
Наконец,векторы F в правой части системы относятся квкладу поверхностных потоков, объемным силам,а в случае нестационарного течения - к влияниюпредшествующей истории изменения параметровпотока.Для полностью связанной задачи общаясистема уравнений решается одновременно длявсех узловых неизвестных. Если используетсямодель турбулентности, то расчетная модельтребует включения в число основных переменныхтурбулентнойкинетической энергии k ивеличины коэффициента турбулентной вязкостиε. При совместном способе решения по мерероста размера модели и ее усложнения чрезмерноПредставительство CAD-FEM GmbH в СНГТел. (7-095) 913-23-00, 468-81-75растут затраты дисковой памяти и время работыцентрального процессора. По этой причине вмодуле ANSYS/FLOTRAN используется методраздельного решения, при котором значениякаждого из основных переменных определяютсяпоследовательно за счет выделения из общейсистемы изолированных систем уравнений.
Этимдостигаетсяминимизацияразмерностиматричных уравнений, решаемых в любой моментвычислительного процесса. Решение может бытьстационарным или нестационарным. Граничныеусловия можно задавать переменными вовремени, используя соответствующие опции.ДляпроведениягидродинамическогоанализавмодулеANSYS/FLOTRANиспользуются четыре различных решателя. Методобусловленныхсопряженныхградиентовприменяется для решения уравнения давления взадачах движения несжимаемых сплошных сред.Метод сопряженных остаточных членов, приналичии или отсутствии обусловленности,обеспечивает решение таких несимметричныхсистем, как уравнение энергии, уравнениедавления для сжимаемых сред или уравненияпереноса для многокомпонентных смесей.Трехдиагональный матричный алгоритм (TDMA)можноиспользоватьдляэффективногоприближенногорешениялюбыхсистемуравнений. Для решения наиболее сложныхнесимметричных матричных систем, имеющихместо в связанных задачах теплопереноса,используется метод обусловленного обобщенногоминимума остаточных членов.Ктипичнымприложениямрассматриваемого вида анализа относятсярасчеты подъемной силы и силы сопротивлениядлясамолетногокрыла,параметровсверхзвуковых течений в соплах и сложныхтрехмерных течений в изгибах трубопроводов,расчеты давления и поля температур газа ввыхлопном патрубке, а также температурногополя самого патрубка.
Кроме того, к подобнымпроблемам относятся расчеты естественного илипринудительного конвективного охлаждениякомпонентов электронного оборудования.При численном моделировании движениякровиипластическихмассвозможноиспользованиемоделиненьютоновскойжидкости. Вязкость жидкости учитываетсямоделями Бингама, Карро или моделью связкостью, меняющейся по степенному закону.Кроме того, есть возможность применить модельвязкогоповеденияжидкости,заданнуюпользователем.Сосуществование конечных элементовпрограммы ANSYS и модуля FLOTRAN в однойбазе данных дает пользователю возможностьвыполнить последовательный анализ связанныхзадач. Это также позволяет решать задачииндукционного перемешивания и вычислениянапряжений в процессе тепломассопереноса.Наличие элементов для гидроаэродинамическогоанализа дает возможность выполнить вслед затаким анализом прочностной или тепловойрасчет.
Сначала можно найти характеристикиОфис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ru42Перевод и редактирование Б.Г. Рубцова, оформление Л.П. Остапенкоконвективного поведения среды, а затемвыполнитьподробныйтепловойанализконструкции, используя результаты предыдущегоанализа в качестве граничных условий.ПользователипрограммыANSYSимеютвозможность учесть наличие магнитных силЛоренца и джоулева тепла в расчете параметовдвижения сплошной среды.Имеется также возможность рассматриватьвзаимодействие движущихся потоков сплошнойсреды и жестких поверхностей конструкции илисооружения.Конечныеэлементыгидродинамический анализ можно использоватьдля определения механических и тепловыхнагрузок, обусловленных движением среды.
Кпрочностноймоделиможноприложитьмеханические силы, полученные на этапегидродинамическогоанализа,инайтисоответствующие деформации и напряжения.Затем можно учесть деформации конструктивныхэлементов и повторить расчет параметровдвижения среды для новой геометрии. Можновыполнятьстолькоитераций,скольконеобходимо. Этот многообещающий подходперспективен для анализа поведения устройств,работающихприсовместномдействиигидродинамических и механических нагрузок,таких как увлажнители пульсирующего типа,крылья летательных аппаратов и искусственныесердечные клапаны.При наличии средств многокомпонентногоанализапользовательимеетвозможностьотслеживать движение совокупности отдельныхпотоков,каждыйизкоторыхобладаетиндивидуальными свойствами.
Это позволяетоценить эффективность смесителей разнойгеометриидляжидкостейссильноразличающимися коэффициентами диффузии.Характеристики потоков, переносящих этиразновидности компонент, могут быть либонезависимыми от их свойств, либо являтьсяфункциями этих свойств.Пользователь может учесть влияние напараметры потока таких объектов, для которыхнельзя ограничиться только моделированиемгеометрии. Это могут быть либо некоторыепрепятствия, затрудняющие движение среды(распределенные сопротивления), либо, наоборот,устройства, ускоряющие поток (например,вентиляторы).Примеромраспределенногосопротивления может служить решетка в потоке.Сопротивление может быть задано в форме Кфактора,коэффициентатренияилипроницаемости. Возможность ввести в расчетнуюмодельвентиляторявляетсясредством,позволяющим пользователю учесть действиеохлаждающего вентилятора или насоса в потоке.Численное моделирование возможно как дляполностью замкнутых областей (например, прирасчетепараметровпотоковвнутрихолодильника), так и для полностью открытых (вслучае потоков, которые проходят черезохлаждающую систему холодильника и затемудаляются).Представительство CAD-FEM GmbH в СНГТел.
(7-095) 913-23-00, 468-81-75Задаватьзначенияплотности,коэффициента теплопроводности и вязкостиможно в табличной форме. Плотность можноввести только как функцию давления.ПриработеспрограммойANSYS/FLOTRAN предусмотрена возможностьосуществлять рестарт модуля FLOTRAN, а такжеиспользовать опцию создания рестартового файладля гидроаэродинамического анализа, чтосокращает затраты времени для большихмоделей.Пакет ANSYS/FLOTRAN предоставляетсредства учета ортотропной проводимости дляобластей расчетной модели, отображающихтвердое тело.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
