Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Вы должны задать один и тот же номерграницы раздела жидкости и твердого тела (контактирующих друг с другом), где имеетместо передача тепла. Более подробную информацию по совместному анализу смотрите вSequentially Coupled Physics Analysis (последовательный анализ совместных явлений) вANSYS Coupled-Field Analysis Guide (Руководство по совместному анализу в ANSYS).2.1.2.2 Элемент жидкостиЕсли номер материала [MAT] элемента FLUID142 равен 1, то этот материал рассматриваетсякак элемент жидкости. Его свойства – плотность, вязкость, теплопроводность и теплоемкость208задаются серией команд FLDATA. Можно анализировать только одну жидкость, и онадолжна быть одно-фазовой.
Теплопроводность и теплоемкость необходимы, только в томслучае, если решаемая задача является по своей природе тепловой. Свойства могут бытьфункцией температуры, которая задается командой FLDATA7,PROT или посредством базыданных свойств (файл floprp.ans). Также плотность может зависеть от давления (по законуидеального газа) если текучая среда является газом или воздухом.Доступны 6 моделей турбулентности (стандартная к-ε модель, 4 расширения стандартной к-εмодели и турбулентная модель нулевого уравнения). Вы можете активировать модельтурбулентности командой FLDATA1,SOLU,TURB,T.Опция KEYOPT(1) активирует модель многокомпонентной среды. Эта опция позволяетотслеживать поведение до шести разных жидкостей в основной жидкости.
KEYOPT(4)позволяет использовать смещения для задания движения границ при использованиипроизвольной формулировки Лагранжа Эйлера (ALE). Необходимо задать вещественныеконстанты только в случае, если в модели присутствует распределенное сопротивление илимоделируется вентилятор.2.1.2.3 Распределенное сопротивление.Распределенное сопротивление является удобным способом приближения эффектапористого проводника (например, фильтра). Распределенное сопротивление – этоискусственно наложенная помеха, связанная с не явно смоделированной геометрией. Любойэлемент жидкости с распределенным сопротивлением будет иметь соответствующуювещественную константу равную 1.Сопротивление потоку, смоделированное как распределенное сопротивление, может иметьместо вследствие одного следующих факторов или комбинации факторов: локальная потерянапора (K), коэффициент трения (f) или проницаемость (C).
Общий градиент давленияявляется суммой трех составляющих, как показано ниже для направления по оси X.где:ρ = плотность (масса/объем)µ = вязкость (масса/(длина*время))RE = локальное значение числа Рейнольдса (вычисляется программой): RE = (ρ V Dh)/ µf = коэффициент трения (вычисляется программой): f = a RE-bC = проницаемость (1/length2). В FLOTRAN проницаемость есть величина обратнаявнутренней или физической проницаемости.Если в области распределенного сопротивления присутствуют большие градиенты скорости,следует отключить модель турбулентности установкой ENKE = 0 и ENDS = 1 в этой области.Неньютоновские вязкостные модели также доступны для этого элемента. В настоящиймомент ANSYS располагает моделями Power Law, Bingham и Carreau.ANSYS также дает возможность использовать задаваемую пользователем подпрограмму длявычисления вязкости. Документация подпрограммы UserVisLaw приведена в ANSYS Guide toUser Programmable Features (Руководство ANSYS по пользовательским средствампрограммирования).2.1.2.4 Модель вентилятора.209Модель вентилятора является удобным способом приближения эффекта вентилятора илинасоса в потоке.
Это искусственно наложенный источник движущей силы, которыйобеспечивает параметры, связанные с неявно смоделированным насосом или вентилятором.Прирост давления, связанный с моделью вентилятора задается с помощью вещественныхконстант как произведение градиента давления на длину потока. Градиент давления можетбыть задан как квадратичная функция скорости, как показано ниже для направления по осиX.V – скорость жидкости, коэффициенты C1, C2 и C3 задаются как вещественные константы.Для произвольного направления модели вентилятора (вещественная константа TYPE = 5),три коэффициента являются компонентами фактических коэффициентов по направлениюосей координат.2.1.2.5 Элементы твердой областиЕсли номер материала [MAT] элемента выше 1, этот элемент рассматривается программойкак твердый элемент.
Для таких элементов решается только уравнение энергии. Вы можетезадать вплоть до 100 разных материалов для твердых элементов. Для задания плотности,теплоемкости и теплопроводности для твердых элементов, используйте команду MP.Разрешена зависимость свойств материала от температуры, задается командами MP илиMPDATA.Также разрешены ортотропные изменения со следующим ограничением – пространственноеизменение производится всегда относительно глобальной системы координат. Обратитевнимание на то, что вещественные константы не имеют никакого значения для твердыхэлементов FLUID142.2.1.2.6 Краткое описание входных параметров элемента FLUID142FLUID142УзлыI, J, K, L, M, N, O, PСтепени свободыVX, VY, VZ, PRES, TEMP, ENKE, ENDSВещественные константы приведены ниже в таблице.Свойства материаловДля твердого тела: KXX, KYY, KZZ, C, DENSЖидкость: плотность, вязкость, теплопроводность, теплоемкость (задаютсякомандами FLDATA)Поверхностные граничные условияHFLU, CONV, RAD, RDSF, FSINОбъемные нагруженияHGEN, FORCСпециальные возможностиНелинейный, 6 моделей турбулентности, несжимаемый или сжимаемый алгоритм,алгоритмы стационарного или нестационарного решения, вращающаяся илистационарная система координат, алгебраические решатели, модели вентилятора и210распределенного сопротивления, многокомпонентный перенос.KEYOPT(1)Активизирует многокомпонентный перенос.0 -Не активирован многокомпонентный перенос.2 - 6 -Количество решаемых уравнений переноса (количество компонент (жидкостей) всистеме)KEYOPT(3)0 -Прямоугольные координаты (по умолчанию)3 -Цилиндрические координатыKEYOPT(4)0 -Не включать смещения1 -Включить смещения (UX, UY, and UZ).Вещественные константы элемента FLUID142номер имязначениеРазмерностьТип распределенного сопротивления или модель вентилятора:R1R2R3R4R5TYPE1 = распределенное сопротивление: изотропное-2 = распределенное сопротивление: однонаправленное-3 = распределенное сопротивление: зависит от направления-4 = модель вентилятора: совпадает с осями координат-5 = модель вентилятора: произвольное направление-(Blank) TYPE = 1,2,3 – не используется-DIR-TYPE = 4 – ориентация вентилятора: 1 = X, 2 = Y, 3 = Z(Blank) TYPE = 5 – не используется-KTYPE = 1,2 – безразмерная потеря напора / длина1/LKxTYPE = 3 – потеря напора по оси X1/LC1TYPE = 4 - константаM/L2t2C1xTYPE = 5 – компонент вектора C1 по оси XM/L2t2CTYPE = 1,2 - проницаемость1/L2CxTYPE = 3 – проницаемость по оси X1/L2C2TYPE = 4 – линейный коэффициентM/L3tC2xTYPE = 5 – компонент вектора C2 по оси XM/L3tDhTYPE = 1,2 – гидравлический диаметрLDhxTYPE = 3 – гидравлический диаметр по оси XL211значениеРазмерностьC3TYPE = 4 – квадратичный коэффициентM/L4C3xTYPE = 5 – компонент вектора C3 по оси X.M/L4aTYPE = 1,2 - коэффициент числа Рейнольдса, используется привычислении коэффициента трения.axTYPE = 3 – коэффициент по оси Xномер имяR6(Blank) TYPE = 4,5 – не используетсяbR7R8R9R10R11R12R13R14bxTYPE = 1,2 - экспонента от числа Рейнольдса, используется привычислении коэффициента трения.TYPE = 3 - экспонента b по оси X-(Blank) TYPE = 4,5 – не используется-(Blank) TYPE = 1 – не используется-FLDIR TYPE = 2 – направление течения: 1 = X, 2 = Y, 3 = Z-Ky1/LTYPE = 3 – потеря напора по оси Y(Blank) TYPE = 4 – не используется-C1yM/L2t2TYPE = 5 – компонент вектора C1 по оси Y(Blank) TYPE = 1,2 – не используется-Cy1/L2TYPE = 3 – проницаемость по оси Y(Blank) TYPE = 4 – не используется-C2yM/L3tTYPE = 5 – компонент вектора C2 по оси Y(Blank) TYPE = 1,2 – не используется-DhyLTYPE = 3 – гидравлический диаметр по оси Y(Blank) TYPE = 4 – не используется-C3yM/L4TYPE = 5 – компонент вектора C3 по оси Y(Blank) TYPE = 1,2 - не используется-ay-TYPE = 3 – коэффициент числа Рейнольдса по оси Y(Blank) TYPE = 4,5 - не используется-(Blank) TYPE = 1,2 - не используется-by-TYPE = 3 – экспонента от числа Рейнольдса по оси Y(Blank) TYPE = 4,5 - не используется-(Blank) TYPE = 1,2 - не используется-Kz1/LTYPE = 3 – потеря напора по оси Z (swirl)(Blank) TYPE = 4 - не используется-C1zM/L2t2TYPE = 5 – компонент вектора C1 по оси Z (swirl)(Blank) TYPE = 1,2 - не используется-Cz1/L2TYPE = 3 – проницаемость по оси Z (swirl)(Blank) TYPE = 4 - не используется-C2zM/L3tTYPE = 5 – компонент вектора C2 по оси Z (swirl)212номер имяR15R16R17значениеРазмерность(Blank) TYPE = 1,2 - не используется-DhzLTYPE = 3 – гидравлический диаметр по оси Z (swirl)(Blank) TYPE = 4 - не используется-C3zM/L4TYPE = 5 – компонент вектора C3 по оси Z (swirl)(Blank) TYPE = 1,2 - не используется-az-TYPE = 3 – коэффициент числа Рейнольдса по оси Z (swirl)(Blank) TYPE = 4,5 - не используется-(Blank) TYPE = 1,2 - не используется-bz-TYPE = 3 – экспонента от числа Рейнольдса по оси Z (вихрь)(Blank) TYPE = 4,5 - не используется-2.1.2.7 Краткое описание выходных параметров элемента FLUID142Результат вычисления связанный с элементом представляется программой в форме узловыхпараметров.
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, сохраняетсясоответствующий параметр решения (параметры решения называют еще степенями свободырешения, обозначаются как DOF параметры). Например, если было рассчитанотемпературное поле и при повторном запуске решения нет необходимости в решенииуравнения энергии, температуры все равно сохраняются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
