Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Дополнительные промежуточные свойства и производные параметрыдополняют степени свободы. Способы просмотра результатов решения описаны в ANSYSBasic Analysis Guide.Ниже в таблице приведены параметры, представляющие результаты решения конечно –элементной модели. Некоторые из параметров не будут рассчитаны, если предварительно небыли активированы соответствующие опции.Сразу после выбора опции, сохраняется соответствующий параметр решения (параметрырешения называют еще степенями свободы решения, обозначаются как DOF параметры).Например, если было рассчитано температурное поле и при повторном запуске решения нетнеобходимости в решении уравнения энергии, температуры все равно сохраняются. Можноуправлять сохранением производных свойств, таких как эффективная вязкость при помощикоманды FLDATA5,OUTP.Файл Jobname.PFL обеспечивает дополнительные расчетные результаты.
Этот файлсодержит периодические таблицы максимальных, минимальных и средних значенийскорости, давления, температуры, турбулентных параметров и свойств. Файл такжезаписывает параметры сходимости, которые вычисляются при каждой глобальной итерации.Файл Jobname.PFL сводит в таблицы массовый расход на всех входах и выходах иинформацию о теплопередаче на всех границах модели.Файл результатов Jobname.RSW содержит информацию, связанную с граничнымипараметрами лицевой стороны стенки. Среднее давление, температура, напряжение сдвига,плотности тепловых потоков через стенку сохраняются наряду с векторами, обозначающиминормальное направление от поверхности (нормальный вектор) и направление скоростинепосредственно примыкающей к стенке (касательный вектор).Файл невязок Jobname.RDF показывает, насколько хорошо текущее решение удовлетворяетматричным уравнениям для каждого параметра решения.В нижеприведенной таблице используются следующие обозначения:Двоеточие в столбце имени указывает на то, что параметр доступен через команды ETABLE,ESOL.
Столбец R указывает на доступность параметра в файле результатов. Y в столбце Rуказывает на то, что параметр всегда доступен. Число ссылается на примечание, данноевнизу таблицы. В примечании оговаривается, когда элемент условно доступен. А указываетна то, что элемент не доступен.Описание выходных параметров (результаты решения) элемента FLUID141ИмяОписаниеRUXСмещение в X направлении (декартовы координаты); смещение вдоль осисимметрии (осе симметричная относительно X); смещение в радиальном 10направлении (осе симметричная относительно Y)UYСмещение в Y направлении (декартовы координаты); смещение в радиальномнаправлении (осе симметричная относительно X); смещение вдоль оси 10симметрии (осе симметричная относительно Y);VX:Скорость в X направлении (декартовы координаты); Скорость в радиальном Yнаправлении (полярные координаты); скорость вдоль оси симметрии(симметричная относительно X); скорость в радиальном направлении (осесимметричная относительно Y)VY:Скорость в Y направлении (декартовы координаты); касательная скорость Y(полярные координаты); скорость в радиальном направлении (осе симметричнаяотносительно X); скорость по оси симметрии (осе симметричная относительно Y)VZ:Скорость в Z направлении (осе симметричные задачи)8205ИмяОписаниеRPRES: Относительное давлениеYENKE: Кинетическая энергия турбулентности2ENDS: Коэффициент диссипации турбулентности2TEMP: Температура1DENS: плотность8VISC:вязкость8COND: теплопроводность8SPHT: теплоемкость8EVIS:8Эффективная вязкость (включает эффекты турбулентности)ECON: Эффективная тепловая проводимость (включает эффекты турбулентности)2CMUV: Коэффициент турбулентной вязкости2TTOT: Температура стагнации (используется только в сжимаемом анализе)7HFLU: плотность теплового потока на внешней поверхности1HFLM: коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности.1RDFL: Плотность лучистого теплового потока1STRM: Функция потока (2-D)YMACH: Число Маха (в несжимаемом потоке)6PTOT: Давление стагнацииYPCOE: Коэффициент давления3TAUW: Касательное напряжение стенки3SP0N:Массовая доля N компоненты, где N = 1 - 6 (FLOTRAN).
Если компонента 4определенна именем, которое задает пользователь [MSSPEC], используйте этоимя вместо SP0N.LMDN: Ламинарный коэффициент диффузии массы для N компонент, где N = 1…6 (не 3уместен, если не определены компоненты потока)EMDN: Эффективный коэффициент диффузии массы для N компонент, где N = 1…6 (не 2уместен, если не определены компоненты потока)1. Доступен, если решается тепловая задача2. Доступен при включенной турбулентности.3. Должен быть затребован.4. Доступен при заданных компонентах потока.5.
Доступен, если свойство переменно.6. Доступен в случае сжимаемого потока.7. Доступен в случае тепловой задачи и сжимаемого потока.8. Доступен, если включена опция вихря.9. В файл результатов Jobname.RFL, в столбец плотности (DENS) для твердыхэлементов модели записывается плотность и теплоемкость.10. Доступен, если KEYOPT(4) = 1.2.1.1.8 Допущения и ограничения.Элемент не должен иметь отрицательные или нулевые площади. Если Вы создаетегеометрическую модель по ключевым точкам, то соединять эти точки следует против206часовой стрелки.
Элемент должен лежать в плоскости X – Y. Поддерживаются тольколинейные элементы.Вы не можете использовать элемент FLUID141 с любым другим элементом ANSYS. Не всекоманды ANSYS могут быть использованы с FLUID141.Задачи, решаемые в FLOTRAN CFD, отличаются высокой нелинейностью. В некоторыхслучаях трудно получить сходящееся решение и, в связи с этим, необходимо использоватьпараметры стабильности и релаксации.В высоко турбулентных случаях полезно использовать предобработку (инициализация полятечения ламинарным режимом), в частности, если используется грубая конечно – элементнаямодель.Вы должны решить использовать ли опции турбулентного и/или сжимаемого потока. Опциятурбулентности требует детальной сетки конечно - элементной модели вблизи стенок и вобластях скачков уплотнения.
Если высокие градиенты появляются в областях с грубойсеткой, необходимо скорректировать сетку в этой области и перезапустить решение задачи.Тепловое излучение поверхность – поверхность (RDSF) не поддерживается в тепловоманализе сжимаемого потока и в системах координат R-THETA и R-THETA-Z.Были приняты следующие допущения:• Узловая система координат и глобальная система координат должны совпадать.• Предметная область и конечно – элементная модель не могут быть изменены втечение всего анализа.• Жидкость является однофазной.• Проводимости твердотелых областей модели могут зависеть от температуры.Поддерживаются, также, ортотропные вариации теплопроводности твердотелыхобластей. Более подробную информацию смотрите в описании команд MP, MPDATAв ANSYS Commands Reference.• Не поддерживаются свободные поверхности.• Уравнение состояния газов соответствует закону идеального газа, в не зависимости оттого используется алгоритм сжимаемого потока или не сжимаемого.
Не допустимоиспользования закона идеального газа, если число Маха > 5.• Если определена опция несжимаемого потока, то в уравнении энергии пренебрегаетсявлияние сил давления, диссипации вязкости и кинетической энергии. Несжимаемоеуравнение энергии, это уравнение теплопередачи.• В случае адиабатного, сжимаемого потока (общая) температура стагнациипредполагается постоянной.2.1.2. Описание элемента FLUID142Элемент FLUID142 можно использовать для моделирования стационарных илинестационарных тепловых систем, которые включают в себя как жидкие, так и твердыеобласти. В жидкой области решаются уравнения сохранения для потока вязкой жидкости иэнергии, тогда как в твердой области решается только уравнение энергии.
Используйте этотэлемент FLOTRAN CFD для расчета гидравлических параметров и распределениятемператур потока в двумерных задачах (в случае одномерной задачи используйте элементFLUID116). Также элемент FLUID142 можно использовать в анализе взаимодействияжидкость – твердое тело.Для элементов FLOTRAN CFD скорости определяются в соответствии с законом сохраненияимпульса, давление определяется в соответствии с законом сохранения массы, температураопределяется в соответствии с законом сохранения энергии. Используется решатель,реализующий раздельный последовательный алгоритм, суть которого заключается враздельном решении для каждой степени свободы (температуры, давления, скорости и т.д)системы матриц полученных конечно элементной дискретизацией основного уравнения.Задача течения жидкости нелинейна и основные уравнения связаны друг с другом.207Последовательное решение всех управляющих уравнений с обновлением свойств зависящихот температуры или давления составляет глобальную итерацию.
Количество глобальныхитераций, необходимых для достижения сходящегося решения может значительноварьироваться в зависимости от решаемой задачи. Транспортные уравнения могут бытьрешены для жидкости, содержащей до 6 компонент.Вы можете решить систему уравнений во вращающейся при постоянной угловой скоростисистеме координат. Степени свободы – скорости, давление и температура.
Два турбулентныхпараметра, кинетическая энергия турбулентности и рассеяние (диссипация) кинетическойэнергии турбулентности, вычисляются, если вы определили свою модель как турбулентную.Для осесимметричных моделей можно рассчитать вихрь – скорость по оси Z (скорость,направленная по нормали к плоскости модели; эту скорость обозначают VZ). Эту скоростьможно также задать в качестве граничного условия (перемещающаяся стенка).Двумерный жидкостно – тепловой элемент FLUID1412.1.2.1 Исходные данные.Выше на рисунке показана геометрия, расположение узлов и система координат элементаFLUID142.
Элемент задается 8 узлами и свойствами материала. Система координатвыбирается в соответствии со значением KEYOPT(3) и может быть Декартовой или осесимметричной.Анализ взаимодействия жидкость – твердое тело задается командами SF, SFA, SFE, или SFLи поверхностным граничным условием FSIN.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
