Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Излучающие поверхности неподдерживают условия симметрии, поэтому модели которые имеют излучающиеповерхности должны быть смоделированы полностью. Излучающими поверхностямиявляются обычно внешние поверхности трехмерных моделей и грани двумерных моделейкак показано на рисунке.Излучающие поверхности трехмерных и двумерных моделей.2.Наложите на излучающие поверхности сетку из элементов SHELL57 для трехмерныхмоделей или сетку из элементов LINK32 для двумерных моделей, как показано ниже нарисунке.
Для выполнения этой задачи необходимо создать подмножество поверхностныхузлов и затем сгенерировать элементы поверхности, воспользовавшись одним из следующихметодов:180Команда:ESURFGUI:Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Elements> Surf/Contact> Surf Effect>General Surface> Extra NodeMain Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Elements> Surf/Contact> Surf Effect>General Surface> No extra NodeНа всякий случай убедитесь, что задали верный тип элемента для поверхностных элементов.Также используйте разные материалы для поверхностей, если эти поверхности имеют разныекоэффициенты излучения.Наложение элементов на излучающие поверхности.Предупреждение.Сетка излучающей поверхности, состоящая из элементов SHELL57 или LINK32, должнасовпадать (узел к узлу) с нижележащей сеткой модели.
Если это условие не соблюденорезультат решения будет неверен.Важна ориентация налагаемых элементов. Генератор радиационной матрицы полагает, что“направление видимости” (направление излучения) совпадает с положительнымнаправлением оси Z для элементов SHELL57 и с положительным направлением по оси Y дляэлементов LINK32. Следовательно необходимо накладывать сетку суперпозиционныхэлементов таким образом, чтобы тепло было на самом деле либо излучаемым, либопоглощаемым, а не наоборот.Порядок задания узлов элемента управляет ориентацией элемента, как показано ниже:Ориентация накладываемых элементов.1813.Задайте пространственный узел.
Пространственным узлом называется узелпоглощающий лучистую энергию, не полученную другими поверхностями модели.Расположение этого узла не является важным. Открытая система обычно нуждается впространственном узле. Однако, Вы не должны задавать пространственный узел длязакрытой системы.4.6.1.2. Генерация радиационной матрицы.Вычисление радиационной матрицы требует задания следующих исходных данных:•••••Узлы и элементы, которые составляют излучающие поверхности.Размерность модели (2-D или 3-D)Коэффициент излучения и постоянную Стефана – Больцмана.Метод вычисления угловых коэффициентов (с экранированиемэкранирования).Пространственный узел.илибезДля генерации матрицы выполните следующую последовательность операций:1.Войдите в AUX12 при помощи одного из следующих методов:Команда:/AUX12GUI:Main Menu>Radiation Opt2.Выберете узлы и элементы, которые составляют излучающие поверхности.
Для этоговыберете элементы по типу (elements by type) и затем выберете все прикрепленные узлы (allattached nodes). Для выполнения этой задачи используйте следующий путь GUI UtilityMenu> Select> Entities или команды ESEL,S,TYPE и NSLE. Не забудьте также выбратьпространственный узел, если Вы его задали.3.Задайте размерность модели при помощи следующих методов:Команда:GEOM182GUI:Main Menu>Radiation Opt> Matrix Method> Other SettingsГенератор радиационной матрицы AUX12 использует разные алгоритмы вычисленияугловых коэффициентов для плоских и объемных моделей.
По умолчанию генераторрассматривает модель как объемную. Плоские модели могут быть планарными (значениеNDIV = 0), или осесимметричными (значение NDIV > 0), по умолчанию модельрассматривается как планарная. ANSYS воспринимает плоскую осесимметричную моделькак объемную, количество осесимметричных частей которой равно NDIV. Например, NDIV =10 означает десять симметричных частей модели, поворот каждой из которых вокруг осисимметрии составляет 36 градусов.4.Задайте коэффициент излучения, при помощи одного из методов, приведенных ниже.По умолчанию коэффициент излучения принят равным 1.Команда:EMISGUI:Main Menu> Radiation Opt> Matrix Method> Emissivities5.Задайте постоянную Стефана – Больцман.
По умолчанию постоянная Стефана –Больцмана принята равной 0.119E-10 Btu/hr-in2-R4 (в единицах измерения СИ эта постояннаяравна 5.67E-8 W/m2-K4).Команда:STEFGUI:Main Menu> Radiation Opt> Matrix Method> Other Settings6.Определите метод вычисления угловых коэффициентов:Команда:VTYPEGUI:Main Menu> Radiation Opt> Matrix Method> Write MatrixВы можете выбрать метод с экранированием или без экранирования:•Метод без экранирования вычисляет угловые коэффициенты от каждогоэлемента до всех остальных элементов в не зависимости от того видно с этого элементадругой элемент или нет.183•Метод с экранированием (используется по умолчанию) вначале определяеткакой элемент “виден” каждому другому элементу (“целевой” элемент виден“просматривающему” элементу если их нормали без препятствий пересекаются).
Угловыекоэффициенты определяются следующим образом:Каждый излучающий или “просматривающий” элемент накрываетсяполушарием (или полукругом в двумерной модели).Все целевые или “принимающие” элементы проецируются на этополушарие или полукруг.Для вычисления углового коэффициента, заранее заданное количестволучей проецируется от просматривающего элемента на полушарие или полукруг. Такимобразом угловой коэффициент определяется как отношение количества лучей попавших нанамеченную поверхность к количеству испущенных лучей. В общем точность определенияуглового коэффициента увеличивается с увеличением количества испускаемых лучей.Можно увеличить число лучей через поле NZONE команды VTYPE или через меню WriteMatrix.При необходимости задайте пространственный узел при помощи одногоиз методов:Команда:SPACEGUI:Main Menu> Radiation Opt> Matrix Method> Other Settings7.Используйте также команду WRITE или опцию меню Write Matrix для записирадиационной матрицы в файл Jobname.SUB.
Если необходимо записать несколькорадиационных матриц, используйте разные файлы для каждой матрицы. Для вывода матрицна экран выполните перед командой WRITE команду MPRINT,1.8.Заново выберете все узлы и элементы следующим образом:Команда:ALLSELGUI:Utility Menu>Select>EverythingТеперь радиационная матрица как суперэлемент записана в файл.4.6.1.3. Использование радиационной матрицы в тепловом анализе.После записи радиационной матрицы, заново войдите в препроцессор ANSYS (PREP7) исчитайте матрицу как суперэлемент.
Для этого выполните следующее:1.Войдите в препроцессор при помощи одного из методов:Команда:/PREP7184GUI:Main Menu> PreprocessorЗадайте MATRIX50 (суперэлемент) как один из элементных типов.2.Переключите указатель типа элемента на суперэлемент следующим образом:Команда:TYPEGUI:Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Elements> Elem Attributes3.Считайте матрицу суперэлемента следующим образом:Команда:SEGUI:Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Elements> Superelements> From .SUB File4.Также отмените выбор или удалите наложенные матрицы элемента SHELL57 илиLINK32 следующим образом:Команда:EDELEGUI:Main Menu> Preprocessor> Modeling> Delete> Elements(Тепловой анализ не нуждается в этих элементах).5.6.Войдите в препроцессор решения (SOLUTION).Задайте известное граничное условие пространственному узлу:Команды:D, FGUI:Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> option185Этим граничным условием обычно является температура (например температураокружающей среды), но также граничным условием может быть тепловой поток.
Значениеграничного условия должно отражать текущие моделируемые условия окружающей среды.7.Продолжайтеинструкциям.выполнениетепловогоанализа,следуяприведеннымниже4.6.2. Рекомендации по использованию пространственных узлов.Хотя моделирование теплообмена излучением не всегда требует использованияпространственного узла, решение использовать его или нет может повлиять на точностьрезультатов теплового анализа.
Придерживайтесь следующих рекомендаций поиспользованию пространственного узла в Ваших моделях.4.6.2.1. Рекомендации по методу без экранирования.Метод без экранирования, предназначенный для расчета угловых коэффициентов,достаточно точен для любой системы. Обычно, нет необходимости задаватьпространственный узел для закрытых систем, но Вы должны задать этот узел для открытойсистемы. Только одна ситуация требует специального внимания: при моделированииоткрытой системы, включающей излучение серого тела (коэффициент излучения меньше 1),Вы должны использовать пространственный узел для обеспечения точного результата.4.6.2.2.
Рекомендации по методу с экранированием.Для метода с экранированием, точность расчета угловых коэффициентов может повлиять наточность вычисленного теплового излучения в пространственный узел. Вследствиевычислительных погрешностей, которые накапливаются в пространственном узле,относительная ошибка в вычислении углового коэффициента пространственного узла можетбыть преувеличена в закрытой или почти закрытой системе.При использовании метода с экранированием, можно увеличить количество лучей,используемых для расчета угловых коэффициентов и улучшить сетку для более точногорасчета угловых коэффициентов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
