Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Несбалансированный вектор нагрузки определяется как разница127между заданными тепловыми потоками и (внутренними) рассчитанными тепловымипотоками.•Параметры завершения для не сходящихся решений.Если решение не сходится после выполнения заданного количества итераций, ANSYSостанавливает процесс решения или переходит на следующий шаг нагружения в зависимостиот определенного Вами критерия остановки решения.•Линейный поиск.Этот параметр позволяет ANSYS реализовать линейный поиск по методу Ньютона-Рафсона.•Параметр прогноз – коррекция.Эта опция активирует параметр прогноз – коррекция для степеней свободы решения напервой итерации каждого шага приращения.2.6.6.1.
Графическое отслеживание сходимости.В процессе проведения нелинейного теплового анализа, ANSYS вычисляет нормысходимости с соответствующим критерием сходимости (при выполнении каждойравновесной итерации). Доступный как в командном, так и в интерактивном режиме,монитор графического отслеживания сходимости (GST) отображает расчетные нормы икритерий сходимости в ходе выполнения решения.По умолчанию GST включен для интерактивного режима и выключен для командногорежима.
Для включения или выключения GST:Команда: /GSTПуть GUI:Main Menu> Solution> Load Step Opts> Output Ctrls> Grph Solu TrackНиже приведен типичный график GST.1282.6.7. Параметры вывода.Третий класс параметров шага нагружения позволяет управлять результатами расчета.Существуют следующие параметры этого класса:•Запись в файл.Этот параметр позволяет включать любые результаты расчета в текстовый файл(Jobname.OUT).•Контроль данных, записываемых в базу данных или текстовый файл.Этот параметр контролирует данные, которые ANSYS пишет в файл результатов(Jobname.RTH).2.6.8.
Задание параметров анализа.Следующий шаг – задание параметров анализа. Существуют следующие параметры:•••••Параметр Ньютона – Рафсона (используется только в нелинейном анализе). Этотпараметр определяет частоту обновления матрицы касательной в ходе выполнения решения.Можно задать одно из следующих значений:Определяется программой (задан по умолчанию; рекомендуется для тепловогоанализа).ПолныйМодифицированныйНачальная проводимостьЗамечаниеДля нелинейного теплового анализа, ANSYS всегда использует полный алгоритм Ньютона –Рафсона.129Для включения этого параметра:Команда: NROPTПуть GUI: Main Menu> Solution> Analysis Type> Analysis Options•••••••••••Выбор решателя.
Можно задать один из следующих решателей:Разреженный решатель (задается по умолчанию для стационарного и полногонестационарного анализа).Фронтальный решатель.Решатель сопряженный градиент Якоби (JCG).Решатель JCG при недостаче памятиРешатель неполный сопряженный градиент Чолески (ICCG).Решатель сопряженный предопределенный градиент (PCG)Решатель PCG при недостаче памятиАлгебраический мультисеточный решатель (AMG)Распределенный решатель (DDS)Итеративный (автоматическая опция выбора решателя)Для выбора решателя используется следующая команда или путь GUI:Команда: EQSLVПуть GUI: Main Menu> Solution> Analysis Type> Analysis OptionsПримечаниеМожно использовать Итеративную опцию (Быстрое Решение) для любого тепловогоэлемента, за исключением суперэлементов (например, элементы созданные AUX12 дляанализа излучения).
Не рекомендуется для решения тепловых задач включающих фазовыепереходы использовать фронтальный или разреженный решатель, поскольку использованиеэтих решателей запрещает создание файлов Jobname.EMAT и Jobname.EROT.•Задание смещения температуры. Под смещением температуры подразумеваетсяразница (выражаемая в градусах) между абсолютным нулем и нулем используемой системытемператур. Смещение температуры позволяет вводить температуру в градусах Цельсия(вместо Кельвина) или градусах Фаренгейта (вместо Ренкина).
Для задания смещениятемпературы необходимо использовать следующее:Команда: TOFFSTПуть GUI: Main Menu> Solution> Analysis Type> Analysis Options2.6.9. Сохранение модели.После задания граничных условий и параметров анализа, следует сохранить выполненнуюработу. Для восстановления модели до состояния, в котором она находилась на моментпоследнего сохранения необходимо выполнить следующее:Команда: RESUMEGUI:130Utility Menu>File>Resume Jobname.dbUtility Menu>File>Resume from2.6.10. Решение модели.Для запуска решения выполните следующее:Команда: SOLVEПуть GUI: Main Menu> Solution> Solve> Current LS2.6.11. Обзор результатов анализа.ANSYS записывает результаты решения теплового анализа в текстовый файл Jobname.RTH.Результаты содержат следующие данные:2.6.11.1.
Первичные данные.Значения температуры в узлах (TEMP)•2.6.11.2. Производные данные.Плотности тепловых потоков в узлах и элементах (TFX, TFY, TFZ, TFSUM)Градиенты температуры элементов и узлов (TGX, TGY, TGZ, TGSUM)Тепловые потоки элементов.И т.д••••Можно просмотреть эти результаты используя основной постпроцессор POST1(Main Menu>General Postproc). Ниже описано несколько типичных операцийпостпроцессора, которые используются в тепловом анализе. Полное описание функцийпостпроцессора смотрите в ANSYS Basic Analysis GuideПримечание.Для просмотра результатов в основном постпроцессоре необходимо чтобы база данныхANSYS содержала ту же модель для которой было получено решением (при необходимостивыполните команду RESUME для восстановления модели).
Вдобавок должен быть доступенфайл результатов теплового анализа Jobname.RTH.2.6.12. Считывание результатов.После входа в основной постпроцессор, можно считать результаты желаемого шаганагружения и шага приращения. Для выполнения этого используйте следующую команду:SETGUI: Main Menu> General Postproc> Read Results> By Load StepВы можете задать номер шага нагружения, можете считать результаты анализа первого,последующего или последнего шага нагружения. Если Вы пользуетесь графическиминтерфейсом пользователя (GUI), диалоговое окно предложит Вам соответствующие131варианты выбора шага нагружения. Поле TIME позволяет выбрать расчетные данные повремени.
Если Вы зададите время, для которого недоступны результаты расчета, ANSYSвыполнит линейную интерполяцию для определения результатов в этот момент времени.2.6.13. Просмотр результатов.В ANSYS результаты решения можно просматривать в виде графиков или таблиц, послесчитывания результатов решения в память.
Для вывода результатов решения можноиспользовать следующие команды и пути GUI:Вывода поля результатов расчета:Команды:PLESOL PLETABGUI: Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Element SoluMain Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Elem TableMain Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Nodal SoluГрафик поля температур.Для построения векторного поля:Команда:132PLVECTGUI:Main Menu> General Postproc> Plot Results> Vector Plot> Pre-defined or UserdefinedГрафик векторного поля.Для вывода результатов решения в табличном виде:Команды: PRESOL PRNSOL PRRSOLGUI: Main Menu>General Postproc>List Results>Element SolutionMain Menu>General Postproc>List Results>Nodal SolutionMain Menu>General Postproc>List Results>Reaction SoluПосле выбора маршрута GUI или задания любой из команд, приведенных выше, ANSYSотображает результаты в текстовом окне (здесь не приводится).2.7.
Процедура стационарного теплового анализа (командный метод).Этот параграф описывает процедуру проведения стационарного теплового анализасоединения труб посредством командного метода. Выполнение стационарного тепловогоанализа (интерактивный метод) демонстрирует решение той же самой задачи посредствоминтерактивного метода.2.7.1. Описание задачи.В этом примере, маленькая трубка входит радиально в цилиндрический контейнер в местеудаленном от торцевых поверхностей контейнера. Внутри контейнера находится жидкость133при температуре 450°F (232°C).
Через трубку с постоянной скоростью течет жидкостьтемпература, которой составляет 100°F (38°C). Коэффициент теплоотдачи в контейнерепостоянен и равен 250 Btu/hr-ft2-°F (1420 watts/m2-°K). Коэффициент теплоотдачи в трубкезависит от температуры стенки трубы и задан в таблице свойств материалов (таблицаприведена ниже).Цель примера заключается в определении распределения температуры в месте соединениятрубы с контейнером.ПримечаниеРассматриваемый пример является одним из многих возможных вариантов тепловогоанализа.
Не все примеры решения тепловых задач следуют приведенной здесь процедурепроведения анализа. Процедуру проведения анализа определяют свойства материалов,анализируемый объект и окружающие объект условия.Свойства материаловТемпература70Плотность0.285 0.285 0.285 0.285 0.285 (lb/in3)Теплопроводность8.35 8.90 9.35 9.80 10.23 (Btu/hr-ft-°F)Теплоемкость0.113 0.117 0.119 0.122 0.125 (Btu/lb-°F)Коэффициент теплоотдачи 426200405300352400275500221(°F)(Btu/hr-ft2-°F)Соединение трубки с цилиндрическим контейнером2.7.2.
Методика проведения анализа.Поскольку рассматриваемый объект симметричен, модель, в этом примере, состоит изчетвертой части соединения трубка – контейнер. Предполагается, что длина контейнерадостаточно велика, для того чтобы температура торцевых поверхностей была неизменна исоставляла 450°F. Также вводится аналогичное допущение в плоскости контейнера Y=0.134Построение модели заключается в определении двух цилиндрических примитивов ивыполнении логической операции наложения этих примитивов друг на друга.Используется распределенная сетка. В результате операции наложения сетки появятсяпредупрежденияодеформированныхэлементах.Можнопренебречьэтимипредупреждениями, поскольку деформированные элементы появятся вне расчетной зоны(соединение труба – контейнер).Поскольку в анализе используются свойства материалов, зависящие от температуры,количество шагов приращения задано равным 50. Также используется автоматический выборвременного шага.
После того как модель будет решена, результаты решения можно будетпросмотреть в виде графика поля температур и векторного поля плотности тепловыхпотоков.2.7.3. Команды создания и решения модели.Следующая последовательность команд создаетвосклицательного знака является комментарием./PREP7/TITLE, Steady-state thermal analysis of pipe junction/UNITS,BIN/SHOWET,1,90MP,DENS,1,.285MPTEMP,,70,200,300,400,500MPDATA,KXX,1,,8.35/12,8.90/12,9.35/12,9.80/12,10.23/12MPDATA,C,1,,.113,.117,.119,.122,.125MPDATA,HF,2,,426/144,405/144,352/144,275/144,221/144! Задание параметров генерации моделиRI1=1.3RO1=1.5Z1=2RI2=.4RO2=.5Z2=2CYLIND,RI1,RO1,,Z1,,90WPROTA,0,-90CYLIND,RI2,RO2,,Z2,-90WPSTYL,DEFABOPT,NUMB,OFFVOVLAP,1,2/PNUM,VOLU,1/VIEW,,-3,-1,1/TYPE,,4/TITLE,Volumes used in building pipe/tank junctionVPLOTVDELE,3,4,,1! MeshingASEL,,LOC,Z,Z1ASEL,A,LOC,Y,0CM,AREMOTE,AREAирешаетмодель.Текстпосле! Используется английская система единиц (дюймы)!Заданиеграфическогодрайверадляинтерактивного запуска.! Задание 20 узлового, трехмерного тепловогоэлемента! Плотность = .285 lbf/in^3! Задание таблицы температур! Задание величин теплопроводности! Задание величин теплоемкости! Определение коэффициентов теплоотдачи! Внутренний радиус цилиндрического контейнера! Внешний радиус! Длина! Внутренний радиус трубки! Внешний радиус трубки! Длина трубки! Четверть цилиндрического объема для контейнера! Повернуть рабочую плоскость на ось трубки! Четверть цилиндрического объема для трубки! Вернуть рабочую плоскость в исходноеположение.! Отключить нумерацию объемов! Наложить друг на друга цилиндры! Включить нумерацию объемов! Обрезать избыточные объемы! Выбрать максимально удаленную по оси Zповерхность контейнера! Выбрать максимально удаленную по оси Yповерхность контейнера! Создать компонент поверхности с именемAREMOTE/PNUM,AREA,1135/PNUM,LINE,1/TITLE,Lines showing the portion being modeledAPLOT/NOERASELPLOT/ERASEACCAT,ALLLCCAT,12,7LCCAT,10,5LESIZE,20,,,4LESIZE,40,,,6LESIZE,6,,,4ALLSELESIZE,.4MSHAPE,0,3DMSHKEY,1SAVEVMESH,ALL/PNUM,DEFA/TITLE,Elements in portion being modeledEPLOTFINISH/COM, *** Obtain solution ***/SOLUANTYPE,STATICNROPT,AUTOTUNIF,450CSYS,1NSEL,S,LOC,X,RI1SF,ALL,CONV,250/144,450CMSEL,,AREMOTENSLA,,1D,ALL,TEMP,450WPROTA,0,-90CSWPLA,11,1NSEL,S,LOC,X,RI2SF,ALL,CONV,-2,100ALLSEL/PBC,TEMP,,1/PSF,CONV,,2/TITLE,Boundary conditionsNPLOTWPSTYL,DEFACSYS,0AUTOTS,ONNSUBST,50KBC,0OUTPR,NSOL,LASTSOLVEFINISH/COM, *** Review results ***/POST1/EDGE,,1/PLOPTS,INFO,ON/PLOPTS,LEG1,OFF! Нарисовать линии! Объединить площади и линии противоположныхграней контейнера! 4 деления по толщине стенки трубки! 6 делений по длине трубки! 4 деления по толщине стенки контейнера! Выбрать все! Установить заданный по умолчанию размерэлементов! Выбрать распределенную сетку блочного типа! Сохранить базу данных перед наложением сетки! Сгенерировать узлы и элементы внутри объемов.! Стационарный тип анализа! Выбираемый программой параметр Ньютона –Рафсона.! Начальная температура для всех узлов.! Выбрать узлы на внутренней поверхностиконтейнера! Задание конвекции на выбранные узлы! Выбрать компонент AREMOTE! Выбрать узлы, принадлежащие AREMOTE! Задание постоянной температуры на выбранныеузлы! Повернуть рабочую плоскость на ось трубы! Задание локальной цилиндрической системыкоординат на рабочей плоскости.! Выбор узлов внутренней поверхности трубы! Задание конвекции на выбранные узлы! Включить отображение символов граничныхусловий (в частности температуры)! Включить отображение символов конвекции! Задание автоматического временного шага! Количество шагов приращения! Линейная нагрузка (по умолчанию)! Необязательная команда для вывода результатоврешения! Показать грань! Включить легенду! Выключить заголовок легенды136/WINDOW,1,SQUARE/TITLE,Temperature contours at pipe/tank junctionPLNSOL,TEMPCSYS,11NSEL,,LOC,X,RO2! Настроить размер окна! Вывести контурный график температуры! Nodes and elements at outer radius of pipeВыбрать узлы на внешней поверхности трубыESLNNSLE/SHOW,,,1/TITLE,Thermal flux vectors at pipe/tank junctionPLVECT,TF! Векторный режим! Вывести векторный график плотности тепловыхпотоковFINISH/EXIT,ALL2.8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
