Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Семи константамприсваиваются значения. Константам SCTK и SCTD присваиваются значения отличные отзначений соответствующих констант в стандартной k - ε модели.Добавлены следующие пять констант:G0 - константа.G1 - константа .G2 - константа C2.G3 - константа C3.G4 - константа C4.Входные параметры и параметры стенки те же, что в стандартной k - ε модели.Дополнительную информацию смотрите в ANSYS, Inc.
Theory Reference и ANSYS CommandsReference.3.5.6. Модель Shih, Zhu, Lumley (SZL)Модель SZL проще, чем модели NKE и GIR. Эта модель дает самый низкий уровеньтурбулентности и в некоторых случаях результирующее низкое значение эффективнойвязкости оказывает неблагоприятный эффект на стабильность решения. Если не удаетсяполучить удовлетворительные результаты с помощью модели SZL, рекомендуетсяиспользовать модель RNG.Если на поток накладываются значительные напряжения, вы можете попробовать модельSZL после моделей RNG, NKE или GIR. Если модель SZL дает сильно отличающиесярезультаты, рекомендуется наложить более детальную сетку на область, в которой сильноизменяется поле турбулентности.Для выбора модели SZL выполните следующее:Команда:FLDATA24,TURB,MODL,6GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelMain Menu> Solution> FLOTRAN Setup> Turbulence> Turbulence ModelДля задания констант модели SZL также используйте команду FLDATA24D,SZLT илиприведенный выше маршрут GUI.Модель SZL является расширением стандартной k - ε модели.
Пяти константамприсваиваются значения. Константам SCTK и SCTD присваиваются значения отличные отзначений соответствующих констант в стандартной k - ε модели.Добавлены следующие константы:SZL1 (Aszl1) – Константа (в числителе), используемая при вычислении Cµ.SZL2 (Aszl2) - Константа (в знаменателе), используемая при вычислении Cµ.SZL3 (Aszl3) – Множитель напряжения.Входные параметры и параметры стенки те же, что в стандартной k - ε модели.Дополнительную информацию смотрите в ANSYS, Inc. Theory Reference и ANSYS CommandsReference.3.6. Требования к построению сетки236При анализе турбулентных течений предъявляют более строгие требования к построениюсетки, чем при ламинарном анализе.
Очевидно, что наиболее важными зонами являютсязоны с высокими градиентами, в частности зоны, расположенные вблизи стен.Структурированные сетки в противоположность свободным сеткам могут обеспечить болеесостоятельный образ стен.Структурированная сеткаЗадать структурированную сетку можно командами MSHAPE,0,2D и MSHKEY,1.Неструктурированная сетка.Неструктурированная сетка задается командами MSHAPE,1,2D и MSHKEY,0.Вы можете вычислить адекватность сетки возле стен. Задание модели турбулентности возлестен вовлекает закон "Log Law of the Wall", который определяется как отношениебезразмерного расстояния от стены Y+ к значению безразмерной скорости вблизи стены.Этот закон вычисляет вязкость возле стены.
Значения Y+ имеют отношение только к узламстены и доступны для постобработки (YPLU).Оптимальные значения Y+ находятся в диапазоне от 30 до 1000. Если давление уменьшаетсяв направлении потока, приемлемы величины вплоть до 5000. FLOTRAN управляетситуацией при которой Y+ меньше 30 для узла, расположенного рядом со стенкой, полагая,что этот узел находится в ламинарном подслое. В этом случае вязкость рядом со стенкойравна ламинарному значению.237Если значение Y+ очень мало, возможно ниже 1, больше, чем необходимо элементовиспользуется для решения задачи. Если Y+ больше 5000 снизьте детальность сетки возлестены.ПредупреждениеИспользуйте достаточное количество элементов для решения задачи вобластях, представляющих интерес.
Вы должны использовать, по крайнеймере, четыре элемента, для того, чтобы охватить поперечное сечение длинныхтонких каналов. Используйте более четырех элементов в месте соединениятонких каналов с более широкими каналами.3.7. Граничные условия.Каждая граница, решаемой модели, требует Вашего внимания. Вы задаете некоторуюкомбинацию степеней свободы (VX, VY, VZ и PRES) в виде граничных типов, приведенныхниже (можно задать кинетическую энергию турбулентности (ENKE) и коэффициентдиссипации кинетической энергии турбулентности (ENDS) на входе).
Производная всехзависимых переменных, направленная по нормали к поверхности принимается равной нулю,если вы не задаете никаких условий на граничную поверхность.Для задания степеней свободы на узлы выполните следующее:Команда:DGUI:Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> boundary condition typeМожно задать граничные условия на модель, используя один из нижеприведенных методов:Команда:DA и DLGUI:Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> boundary conditiontype> On AreasMain Menu> Solution> Define Loads> Apply> boundary condition type> On AreasMain Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> boundary conditiontype> On LinesMain Menu> Solution> Define Loads> Apply> boundary condition type> On LinesЗадание граничных условий на линии, поверхности или объемы позволяет заново выполнитьанализ с другой сеткой без повторного задания граничных условий (чего нельзя утверждать вслучае, если вы задали нагрузки на узлы модели).Вышеуказанные команды или маршруты GUI позволяют задать условие на конечные точкилинии или на грани поверхности.Не забудьте проверить, что наложены соответствующие условия на пересекающиесяграницы.
Вы можете определить задавать или нет граничные условия на конечные точкилиний или на грани поверхностей. Ненулевая скорость на концах линии или на граниповерхности не заменит существующую нулевую скорость на соответствующих узлах.Условие стенки будет преобладать в месте пересечения стенки с входом.Перед тем, как задать новые граничные условия на модель конечных элементов, необходимоудалить заданные ранее на узлы модели граничные условия.Поток: Вы задаете все компоненты скорости на границы модели.
Используйте этот методдля задания потока на входе модели. Знание расхода на входе требует от Вас знанияплотности.Давление: Обычно задается избыточное давление (и обычно эта величина равна 0) вкачестве выходного граничного условия. При отсутствии гравитации и вращающейся238системы координат абсолютное давление равно сумме избыточного и атмосферногодавления. Более детальную информацию смотрите в ANSYS, Inc.
Theory Reference.Зачастую течение жидкости/газа обеспечивается за счет перепада давления между входом ивыходом модели. В этом случае на входе модели задается давление.Примечание.Может возникнуть массовый дисбаланс при вычислении значительныхградиентов возле границ. Эта ситуация возникает из – за неявного условияполностью развитого потока при постоянных граничных давлениях. Еслипоток не полностью развит, FLOTRAN вынужден подстраивать его вдольпоследнего ряда элементов для удовлетворения граничных условий.
Иногдаэта подстройка может вызвать массовый дисбаланс.Для предотвращения этой ситуации, вы можете дополнить выход каналом некоторой длины.Это дополнение фактически не должно соответствовать физической геометрии потока. Выможете отнять перепад давления в дополнительной трубе для получения желаемого перепададавления в моделируемой системе. Перепад давления будет варьироваться в поперечномсечении дополнительной трубы. Вы должны будете выбрать характерное значение перепададавления, который удовлетворил бы заданным граничным условиям. Конечно, вы не будетезнать этого перепада, до тех пор, пока не исследуете результаты расчета дополнительнойтрубы.Вы можете вычислить необходимую длину дополнительной трубы (L), используягидравлический диаметр (D) по следующим формулам:Ламинарный режим течения: L/D ~ 0.06 ReТурбулентный режим течения: L/D ~ 4.4 Re1/6Обычно достаточно длины дополнительной трубы, равной 20 – 25 диаметрам. Хотя к/э сеткадополнительной трубы может быть грубой, следует избегать радикальных измененийразмера элементов.
Важна длина дополнительной трубы, а не количество ее узлов.Симметричная граница: Компонент скорости, направленный по нормали к симметричнойгранице принимается равным нулю. Оставьте не заданными остальные степени свободы.Обобщенные граничные условия симметрии: Компоненты скорости задаются покасательной к поверхности симметрии (если опция ALE не активирована). Ониприравниваются к скорости к/э сетки при включенной опции ALE. Для задания обобщенныхграничных условий симметрии, выполните одну из нижеприведенных команд или выберетесоответствующий путь GUI:D,NODE,ENDS,-1DL,LINE,AREA,ENDS,-1,Value2DA,AREA,ENDS,-1,Value2Если любой компонент скорости задается на ту же границу, на которой предварительно былозадано граничное условие симметрии, то условие это будет заменено новым значением.В вихревой двумерной задаче, задание компонента скорости VZ не меняет предварительнозаданного обобщенного граничного условия симметрии.Неподвижная стена: Все компоненты скорости задайте равными 0.Движущаяся стена: Задайте компонент скорости, направленный по ходу движения стены.Все остальные компоненты скорости задайте равными 0.
Для того чтобы определить стенукак движущуюся, задайте ее кинетическую энергию равную –1. Программа воспримет этозначение только как флаг, то есть эта величина не окажет никакого влияния на модельтурбулентности.Если Вы используете GUI, укажите движущуюся стену при задании скоростей.Неопределенные границы: В этом случае неизвестны ни скорости, ни избыточноедавление.239Повторяющиеся границы: Условия неизвестны, но идентичны на двух границах. Вывыбираете узлы одной из границ и запускаете макрос PERI,DX,DY,DZ, где DX, DY, и DZсмещения второй границы относительно первой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
