Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Выможете повторно запустить анализ в случае доступности файлов Jobname.ESAV иJobname.DB оставшихся от предыдущего запуска.2.6.2. Задание граничных условий.Можно задать граничные условия как на геометрическую модель (ключевые точки, линии,площади, объемы), так и на модель конечных элементов (узлы и элементы). Можноопределить граничные условия, используя обычный метод задания одной нагрузки насоответствующий объект или задать комплексные граничные условия в виде таблиц(смотрите Applying Loads Using TABLE Type Array Parameters в ANSYS Basic Analysis Guide).Вы можете задать пять типов тепловых граничных условий:2.6.2.1.
Постоянные температуры (TEMP)Это степень свободы, обычно задаваемая на границах модели, и определяющая известную,неизменную величину температуры.2.6.2.2. Тепловой поток (HEAT)Это сосредоточенные узловые граничные условия. Используйте их в основном на моделяхкоторые состоят из линейных элементов (проводящие стержни, конвективные элементы ит.д) где нельзя задать конвекцию или тепловые потоки. Положительное значение величинытеплового потока указывает на то, что узел принимает тепло.
Температура обладает большимприоритетом, если в узле задан и тепловой поток, и температура.ЗамечаниеЕсли тепловой поток задается на узлы, следует повысить частоту сетки в месте заданиятеплового потока, особенно если элементы, содержащие узлы с рассматриваемой нагрузкой,имеют существенно отличающиеся величины теплопроводности. В противном случае Выможете получить нереальное распределение температур. Если есть возможность, всегдаиспользуйте альтернативную опцию, энерговыделение или плотность теплового потока.Использование этих граничных условий дает более точный результат, иногда даже приразумно грубой сетке.2.6.2.3.
Конвекция (CONV)Конвекция это поверхностное граничное условие, задаваемое на внешние поверхностимодели для учета “утечек” тепла во (или приобретение тепла от) внешнюю среду. Еслимодель состоит из линейных элементов, то конвекцию можно задать при помощи элементаконвекции LINK34.2.6.2.4.
Плотность теплового потока (HFLUX)Плотность теплового потока также является поверхностным граничным условием.Используйте эту нагрузку когда известна величина тепла, проходящего через поверхность(тепловой поток, приходящийся на единичную площадку) или вычислена во FLOTRAN CFD.Положительная величина плотности теплового потока означает, что тепло поглощается122элементом.
На поверхность можно задать в качестве граничного условия CONV или HFLUX(но не обе нагрузки одновременно). Если на поверхность задать обе нагрузки, ANSYSиспользует последнюю заданную нагрузку.2.6.2.5. Энерговыделение (HGEN)Энерговыделение используется в качестве объемного граничного условия для заданияэнерговыделения внутри элемента, вызванное, например, химической реакцией илиэлектрическим током. Энерговыделение имеет размерность теплового потока отнесенного кразмерности объема.Ниже приведено краткое описание типов нагрузок, применяемых в тепловом анализе.Тип нагрузкиСемействокомандКатегорияТемператураMain Menu> Solution> Define Loads>Apply> Thermal> TemperatureD(TEMP)Тепловой поток(HEAT)СилаMain Menu> Solution> Define Loads>Apply> Thermal> Heat FlowMain Menu> Solution> Define Loads>Apply> Thermal> Heat FluxFКонвекция(CONV),SFПоверхностнаяПлотностьнагрузкатеплового потока(HFLUX)Энерговыделение(HGEN)Путь GUIНагрузка нателоMain Menu> Solution> Define Loads>Apply> Thermal> ConvectionMain Menu> Solution> Define Loads>Apply> Thermal> Heat GeneratBFНиже в таблице приведены команды с помощью которых можно задавать, удалять иливыводить для просмотра граничные условия в тепловом анализе.Типгран.условияТемпература"Тепловойпоток"Конвекция,плотностьтепловогопотока""Тело или модельконечныхэлементовГеометрическаямодельКонечныйэлементГеометрическаямодельКонечныйэлементГеометрическаямодельГеометрическаямодельКонечныйэлементКатегорияЗаданиеУдалениеСписокОперироватьУстановкиКлючевыеточкиDKDKDELEDKLISTDTRAN-УзлыDDDELEDLISTDSCALEDCUM,TUNIFКлючевыеточкиFKFKDELEFKLISTFTRAN-УзлыFFDELEFLISTFSCALEFCUMлинииSFLSFLDELESFLLISTSFTRANSFGRADплощадиSFASFADELESFALISTSFTRANSFGRADузлыSFSFDELESFLISTSFSCALE"КонечныйэлементэлементыSFESFEDELESFELISTSFSCALEэнерговыделениеГеометрическаямодельКлючевыеточкиBFKBFKDELEBFKLISTBFTRANSFGRAD,SFCUMSFBEAM,SFCUM,SFFUN,SFGRAD-123"""""ГеометрическаямодельГеометрическаямодельГеометрическаямодельГеометрическаямодель"линииBFLBFLDELEBFLLISTBFTRAN-площадиBFABFADELEBFALISTBFTRAN-объемыBFVBFVDELEBFVLISTBFTRAN-узлыBFBFDELEBFLISTBFSCALEBFCUMэлементыBFEBFEDELEBFELISTBFSCALEBFCUMВы имеете доступ ко всем операциям работы с граничными условиями (кроме List, см ниже)через последовательность ниспадающих меню.
В меню Solution выбираете операцию(применить, удалить и т.д), затем тип граничного условия (например температура) и объектна который собираетесь задать граничное условие (ключевая точка, узел и т.д).Например, для того что бы задать температуру на ключевую точку выполните следующуюпоследовательность операций:GUI:Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Thermal> Temperature> On Keypoints2.6.3. Использование таблицы и функции в качестве граничных условий.В добавок к общим правилам задания табличных граничных условий, в тепловом анализесуществуют также некоторые тонкости, которые в общем виде рассматриваются в этомпараграфе.Более подробную информацию смотрите в ANSYS APDL Programmer's GuideНиже приведена таблица типов граничных условий и соответствующих первичныхпеременных в тепловом анализе.Тепловые граничные условияСемейство командПервичная переменнаяDПостоянная температураВремя, X, Y, ZТепловой потокFВремя, X, Y, Z, температураВремя, X, Y, Z, TEMP,Коэффициент теплоотдачиSFскорость(конвекция)Температура окружающей средыВремя, X, Y, ZSF(конвекция)Плотность теплового потокаВремя, X, Y, Z, температураSFЭнерговыделениеВремя, X, Y, Z, температураBFЭлемент жидкости (FLUID116) Граничное условиеРасходВремяSFEДавлениеВремя, X, Y, ZDПример решения стационарной тепловой задачи с табличными граничными условиями.Для более гибкого задания коэффициента теплоотдачи используются граничные условия ввиде функции.
Подробную информацию по заданию граничных условий в виде функцийсмотрите в ANSYS Basic Analysis Guide.124Дополнительные первичные величины, которые можно задавать в виде функции приведеныниже.••••••••Tsurf* (TS) (температура поверхности элемента для элементов SURF151 илиSURF152)Плотность (ρ) (свойство материала DENS)Теплоемкость (свойство материала C)Теплопроводность (свойство материала kxx)Теплопроводность (свойство материала kyy)Теплопроводность (свойство материала kzz)Вязкость (свойство материала µ)Коэффициент излучения (свойство материала ε)1252.6.4.
Определение параметров шага нагружения.Для теплового анализа можно определить основные параметры, нелинейные параметры ипараметры вывода результатов расчета.Задание параметров шага нагружения.ПараметрКомандаПуть GUIОсновные параметрыВремяTIMEMain Menu> Solution> Load Step Opts>Time/Frequenc> Time-Time StepКоличество временных шаговNSUBSTMain Menu> Solution> Load Step Opts>Time/Frequenc> Time and SubstpsПродолжительность временного шагаDELTIMMain Menu> Solution> Load Step Opts>Time/Frequenc> Time-Time StepПошаговые или линейные нагрузкиKBCMain Menu> Solution> Load Step Opts>Time/Frequenc> Time -Time StepНелинейные параметрыМаксимальное число равновесныхитерацийNEQITMain Menu> Solution> Load Step Opts>Nonlinear> Equilibrium IterАвтоматический временной шагAUTOTSMain Menu> Solution> Load Step Opts>Time/Frequenc> Time-Time StepДопуск сходимостиCNVTOLMain Menu> Solution> Load Step Opts>Nonlinear> Convergence CritПараметры завершения решенияNCNVMain Menu> Solution> Load Step Opts>Nonlinear> Criteria to StopПараметр линейного поискаLNSRCHMain Menu> Solution> Load Step Opts>Nonlinear> Line SearchПараметр прогноз - коррекцияPREDMain Menu> Solution> Load Step Opts>Nonlinear> PredictorПараметры выводаЗапись в файлOUTPRMain Menu> Solution> Load Step Opts>Output Ctrls> Solu PrintoutКонтроль данных, записываемых в базуMain Menu> Solution> Load Step Opts>OUTRESданных или текстовый файл.Output Ctrls> DB/Results File2.6.5.
Основные параметры.Следующие параметры являются основными:•Параметр Время.Этот параметр определяет время в конце шага нагружения. Хотя время не имеет значения встационарном анализе, этот параметр обеспечивает привязку к шагам нагружения иприращения.126Значение времени, принятое по умолчанию, равно 1.0 для первого шага нагружения плюс 1.0для последующих шагов нагружения.•Количество шагов приращения приходящихся на шаг нагружения или величинавременного шага.Нелинейный анализ требует многократных шагов приращения внутри одного шаганагружения. По умолчанию программа использует один шаг приращения на каждый шагнагружения.•Пошаговые или линейные нагрузки.Если Вы используете пошаговые нагрузки, величина нагрузки остается постоянной в течениевсего шага нагружения.
Если заданы линейные нагрузки (по умолчанию), то величинанагрузки увеличивается линейно с каждым шагом приращения.2.6.6. Нелинейные параметры.В случае нелинейной решаемой системы необходимо задать нелинейные параметры шаганагружения.Существуют следующие нелинейные параметры:•Число равновесных итераций.Этот параметр определяет максимально приемлемое количество итераций приходящихся накаждый шаг приращения. Задаваемая по умолчанию величина равна 25, достаточна длябольшинства нелинейных тепловых задач.•Автоматический временной шаг.Для нелинейных задач, автоматический временной шаг задает временной интервал междушагами приращения, обеспечивающий стабильность и точность решения.•Допуск сходимости.ANSYS определяет нелинейное решение как сходящееся при выполнении критериясходимости.
Проверка сходимости может быть основана на температурах, тепловых потокахили одновременно на том и другом. Вы задаете типичное значение для желаемого параметра(поле VALUE команды CNVTOL) и величину допуска этого параметра (поле TOLER).Критерий сходимости определяется как VALUE × TOLER. Например, если Вы задали 500 кактипичное значение температуры и допуск 0.001, то критерий сходимости для температурыравен 0.5 градуса.Для температур, ANSYS сравнивает изменение значения температуры узла двухпоследовательных итераций ( ∆T = Ti -Ti-1) с критерием сходимости. В последнемрассмотренном примере решение сходится, если разность температуры в каждом узле отодной итерации к другой менее 0.5 градусов.Для тепловых потоков, ANSYS сравнивает несбалансированный вектор нагрузки скритерием сходимости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
