Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Однако в реальных ситуациях всегда присутствует ошибкаокругления, т.о инерционная релаксация может повлиять на решение.222Можно использовать инерционную релаксацию для решения уравнений импульса (MOME),уравнений турбулентности (TURB), уравнения давления (PRES) и уравнения температуры(TEMP). Для этого выполните один из предлагаемых методов:Команда:FLDATA26,STAB,Label,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Relax/Stab/Cap> Stability ParmsMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Relax/Stab/Cap> Stability ParmsПараметр инерционной релаксации находится в знаменателе добавляемой составляющей,таким образом меньшие значения этого параметра будут иметь больший эффект. Обычнозначения этого параметра находится в интервале между 1.0 и 1.0×10-7.2.5.3. Модифицированная инерционная релаксация.Модифицированная инерционная составляющая добавляет положительную величину кдиагональному элементу для обеспечения положительной диагонали.Можно использовать модифицированную инерционную составляющую для решенияуравнений импульса (MOME), уравнений турбулентности (TURB) и уравнения температуры(TEMP).
Для этого выполните один из предлагаемых ниже методов:Команда:FLDATA34,MIR,Label,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Relax/Stab/Cap> MIR StabilizationMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Relax/Stab/Cap> MIR StabilizationБольшие значения модифицированного инерционного фактора дают более устойчивуюсхему, но чем больше это значение, тем более продолжительное время требуется длядостижения сходящегося решения. Рекомендуемый диапазон от 0.1 до 1.0.Рассматривайте инерционную релаксацию и модифицированную инерционную релаксациюкак взаимно исключающие параметры.2.5.4. Искусственная вязкость.Искусственная вязкость сглаживает скорость в областях с высокими градиентами.Использование этого параметра способствует сходимости решения сжимаемых инесжимаемых потоков, также сглаживает скорость в задачах с несжимаемым потоком иналичием распределенных сопротивлений.
Для несжимаемого анализа, порядок величиныискусственной вязкости должен совпадать с порядком величины эффективной вязкости.Для задания искусственной вязкости используйте один из предлагаемых ниже методов:Команда:FLDATA26,STAB,VISC,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Relax/Stab/Cap> Stability ParmsMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Relax/Stab/Cap> Stability Parms2.5.5. Ограничение значений степеней свободы решения.Ограничение значений степеней свободы решения предотвращает выход значений расчетныхпараметров за указанные пользователем границы. Можно ограничить такие степени свободы223решения, как скорости, давление и температуру (VY, VY, VZ, PRES, TEMP).
Для этоговоспользуйтесь одним из предлагаемых методов:Команда:FLDATA31,CAPPGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Relax/Stab/Cap> Results CappingMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Relax/Stab/Cap> Results CappingОграничение значений скорости исключает эффекты “выбросов” скорости, которые могутвозникнуть на ранних стадиях процесса сходимости. Особенно полезно использоватьограничение в сжимаемом анализе, где “выбросы” скорости могут вызвать значительноеувеличение кинетической энергии, результатом которого является появление отрицательныхзначений статической температуры.
При использовании ограничения значений степенейсвободы, ANSYS при проведении решения выводит на экран соответствующее сообщениенаряду с монитором сходимости.Ограничиваются значения давления, вычисленные по уравнению давления, а не значениерелаксации. Поэтому, если Вы ограничиваете давление при рестарте анализа, величиныдавления могут выходить за границы установленного ограничения. Ограничениенакладывается на относительные величины давления и абсолютные значения температуры.Необходимо накладывать ограничение на суммарную температуру при проведениитеплового сжимаемого анализа.
Это обеспечит гарантию отсутствия отрицательныхзначений свойств, используемых при проведении расчета.ПредупреждениеПри ограничении скоростей, может не соблюдаться закон сохранения массы.2.5.6. Порядок интегрирования.ANSYS позволяет управлять порядком интегрирования. Для осесимметричных задачпорядок интегрирования равен 2. Это объясняется тем, что второй порядок интегрированиядает более точный результат при решении к/э моделей с элементами, имеющиминеправильную форму. Порядок интегрирования также равен 2 по умолчанию длятрехмерных задач, использующих цилиндрическую систему координат.Если аномальные результаты появляются вблизи области с асимметричнымишестигранными элементами, установите второй порядок интегрирования.Можно изменить порядок интегрирования для диффузии импульса, давления, тепла итурбулентности следующим образом:Команда:FLDATA30,QUAD,Label,Value(Label интеграл элемента, для которого необходимо изменить порядок, Value количествоточек интегрирования).GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Mod Res/Quad Ord> CFD QuadOrdersMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Mod Res/Quad Ord> CFD Quad OrdersБолее подробную информацию по порядку интегрирования смотрите в описании командыFLDATA30,QUAD (ANSYS Commands Reference).2.6.
На что обращать внимание во время расчета на FLOTRANе224Данный раздел руководства описывает, что происходит при проведении анализа в программеFLOTRAN и как определить характер протекания анализа.2.6.1. Сколько глобальных итераций задавать.Задачи, решаемые посредством FLOTRANа, нелинейные и используют последовательноерешение, таким образом первый шаг решения задачи заключается в определениинеобходимого количества глобальных итераций. Глобальная итерация, это последовательноерешение основных уравнений, сопровождаемое необходимыми обновлениями свойствжидкости или газа.При моделировании переходных процессов цикл временного шага включает циклглобальной итерации.В ходе выполнения глобальной итерации, такие модули ANSYS, как Multiphysics илиFLOTRAN получают приближенные решения уравнения импульса и используют их вкачестве силовых функций для решения уравнения давления, основанного на законесохранения масс.
ANSYS использует полученные значения давления для обновленияскоростей. Если Вы установите соответствующие опции, программа ANSYS решитуравнение температуры и обновит зависящие от температуры свойства.Наконец, если Вы активировали модель турбулентности, решаются уравнения и программаиспользует кинетическую энергию турбулентности и коэффициент диссипации длявычисления эффективной вязкости и теплопроводности. Эффективная вязкость итеплопроводность замещают, соответственно, ламинарную вязкость и теплопроводность дляимитации эффекта турбулентности в основном потоке.Для задания количества глобальных итераций, выполните один из предлагаемых методов:Команда:FLDATA2,ITER,EXEC,Value (Value число глобальных итераций.)GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Execution CtrlMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Execution Ctrl2.6.2. Показатели сходимости.ANSYS вычисляет критерии сходимости степеней свободы в ходе выполнения каждойглобальной итерации.
Критерии сходимости вычисляются для скоростей (VY, VY, VZ),давления (PRES), температуры (TEMP), кинетической энергии турбулентности (ENKE),коэффициента диссипации кинетической энергии (ENDS) и для уравнений переноса любойактивной компоненты (SP01-SP06).Показатели сходимости определяются следующим образом:Показатель сходимости, это сумма изменений переменной, определяемая по результатаммежду текущей к-ой итерацией и предыдущей (к-1)ой итерацией, отнесенная к сумметекущих величин.Суммирование производится по всем узлам. Используются абсолютные значения разницы.Доступное как в пакетном, так и в интерактивном режимах, Графическое отслеживаниерешения (GST), отображает вычисленные показатели сходимости в течение решения задачи.По умолчанию GST включен для интерактивного режима и выключен для пакетного. Длявключения (выключения) GST выполните следующее:Команда:/GSTGUI:Main Menu> Solution> Load Step Opts> Output Ctrls> Grph Solu Track225Ниже на рисунках показаны графики сходимости, выводимые ANSYS в ходе решения задачипри включенном GST.(a) Стационарное решение, (b) нестационарное решениеНа рисунке b показан график, выводимый ANSYS в ходе решения нестационарной задачи.Каждый пик на графике означает начало нового временного шага.После нескольких начальных флуктуаций, значения показателей сходимости уменьшаютсяпо мере увеличения сходимости решения.
“Минимальная планка” показателей сходимостизависит от нескольких факторов, таких как:• Сложность геометрии• Адекватность конечно – элементной сетки в областях с высокими градиентами.226Уровень “развития” турбулентности, определяемый по числу Рейнольдса.Развитие (полностью / не полностью раскрывшийся) потока на выходеПри использовании GST помните о следующем:• GST доступен в FLOTRANe, в структурном, тепловом, электромагнитном анализах,содержащих нелинейности. Информацию по использованию GST для отслеживаниясходимости при решении задач, не связанных с FLOTRAN, смотрите в ANSYS ThermalAnalysis Guide, ANSYS Electromagnetic Field Analysis Guide, ANSYS Structural AnalysisGuide.• GST может отображать до 10 кривых одновременно (Ваша модель может содержатьболее 10 степеней свободы, но только первые 10 будут показаны на графике).• В начале решения ANSYS выводит на экран диалоговое окно с кнопкой STOP. Можнов любой момент остановить решение, нажав на эту кнопку.
Для повторного запускарешения выполните команду SOLVE или выберете маршрут Main Menu> Solution>Run FLOTRAN.• Время, расположенное над графиком, показывает значения времени в концепоследней итерации.••2.6.3. Остановка расчета FLOTRANa.Вы можете выбрать значение параметра завершения решения, основанное на критерияхсходимости для каждой степени свободы. Для задания этих значений, выполните следующее:Команда:FLDATA3,TERM,Label,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Execution CtrlMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Execution CtrlПараметры, принятые по умолчанию смотрите в ANSYS Commands Reference.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
