Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Для PGMR наибольшийкритерий сходимости равен 1.E-10. Если вы попытаетесь задать менее строгое значениекритерия сходимости, FLOTRAN изменит его на 1.E-10. Для решения некоторых задачнеобходимо использовать критерий сходимости порядка 1.E-20. Рекомендуетсяиспользовать, по крайней мере, 12 поисковых векторов. Для решателя PGMR по умолчаниюзадано 12 поисковых векторов, допустимый диапазон 12 – 20 векторов.В модуле FLOTRAN свойства материалов твердых областей могут зависеть от температурыи поддерживают ортотропные вариации. То есть параметры теплопроводности (в разныхнаправлениях) KXX, KYY и KZZ могут зависеть от температуры и принимать отличные другот друга значения. FLOTRAN рассматривает теплопроводность как параметр элемента249вычисляемый в точках квадратуры элемента.
Однако для жидкостных элементов FLOTRANрассматривает теплопроводность как узловой параметр.Способы задания значений ортотропных теплопроводностей:Команда:MP or MPDATAGUI:Main Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Other> Change Mat PropsMain Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models> CFD> Conductivity>OrthotropicMain Menu> Solution> Load Step Opts> Other> Change Mat PropsMain Menu> Preprocessor> Loads> Load Step Opts> Other> Change Mat PropsПримечаниеЗадачи теплообмена, имеющие переменную теплопроводность, нелинейны итребуют для решения многократных итераций.Для сопряженных задач теплообмена, рекомендуется получить начальное поле температурыперед совместным решением уравнений энергии/импульса.Для получения температурного решения:Команда:FLDATA1,SOLU,FLOW,FGUI:Main Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Solution OptionsКоманда:FLDATA1,SOLU,TEMP,TGUI:Main Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Solution OptionsКоманда:FLDATA25,RELX,TEMP,1.0GUI:Main Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Relax/Stab/Cap> DOF RelaxationКоманда:FLDATA2,ITER,EXEC,1GUI:Main Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Execution CtrlКоманда:FLDATA18,METH,TEMP,3GUI:Main Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> CFD Solver Contr> TEMP Solver CFDВ результате выполнения вышеприведенных этапов, начальное поле температуры получаемза счет решения уравнения теплопроводности.FLOTRAN может вычислить коэффициенты теплоотдачи при решении сопряженных задачтеплообмена.
Для этой цели можно использовать два алгоритма: алгоритм матрицытеплопроводностей и алгоритм поля температуры. Алгоритм матрицы теплопроводностей250использует матрицу теплопроводностей для вычисления плотностей теплового потока икоэффициентов теплоотдачи. В основном этот алгоритм дает удовлетворительныерезультаты для элементов правильной формы. Если элементы имеют неправильную форму,то следует использовать алгоритм поля температуры. Этот алгоритм вычисляеткоэффициенты теплоотдачи непосредственно по температурным градиентам. Способызадания этого алгоритма:Команда:FLDATA37,ALGR,HFLM,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Algorithm CtrMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Algorithm Ctr4.6.
Тепловое равновесие.Файл Jobname.PFL содержит информацию, используя которую можно посчитать тепловоеравновесие. При решении любой потоковой задачи с включенной тепловой опцией,вычисляется и табулируется поток энергии на входе и выходе модели. Разница междупритоком и оттоком энергии на границах модели должна быть равна общей подводимой илиотводимой энергии.Точность энергетического баланса зависит от метода дискретизации адвекции в уравненииэнергии. В общем, метод Streamline Upwind/Petrov-Galerkin (SUPG) дает более точныйэнергетический баланс, чем метод Monotone Streamline Upwind (MSU). Если необходимополучить точный энергетический баланс, воспользуйтесь методом Collocated Galerkin(COLG). Для стационарных несжимаемых течений этот метод обеспечивает точныйэнергетический баланс даже при грубой конечно – элементной сетке.Количество энергии, вкладываемой или отводимой из системы через границы потока,зависит от расхода, теплоемкости и температуры.
Расчет количества этой энергии не зависитот смещения температуры, задаваемой командой TOFFST. Положительное значение энергииозначает, что энергия “вкладывается” в систему.Источники энергии включают объемные источники тепла, как в жидкости, так и в твердыхтелах. Заданные температуры и коэффициенты теплоотдачи на границах являютсяисточником или стоком энергии в зависимости от градиента температуры. Плотностьтеплового потока является стоком или источником тепла в зависимости от знака.Объемное тепловыделение может быть задано как на твердые, так и на жидкие зоны модели.Будьте внимательны при вычислении энергетического равновесия, чтобы избежатьповторного учета тепловыделения в твердых зонах модели.Например, рассмотрим задачу сопряженного теплообмена. Твердое тело (с заданнымобъемным энерговыделением) охлаждается обтекающим тело потоком.
Разница междуэнергией, поступающей в систему и “уходящей” из системы должна быть равна теплоотдачистенок твердого тела. Это значение, также должно совпадать с энерговыделением твердоготела.Для всех случаев разница между энергией, поступающей в систему на границах потока иуходящей из системы на границах должна быть равна теплоотдачи к поверхностям стенокплюс объемные источники тепла в жидкой области плюс эффекты теплопроводности,направленные по нормали к направлению потока на границах потока.По существу FLOTRAN считает тепловой баланс только в жидких областях. Плотноститепловых потоков и коэффициенты теплоотдачи являются результатом решения только длявнешних границ жидкости.
Плотности тепловых потоков, заданные на внешних границах неявляются частью решения.Эффекты вязкостной диссипации в тепловом балансе не табулируются. Соответствующеетепловыделение выражается в терминах увеличившейся температуры, которая в свою251очередь влияет на сток энергии на выходе потока и на теплоотдачу к стенкам. В случаеадиабатных стен, к примеру, температура жидкости возрастет из – за вязкостной диссипации,даже при отсутствии источников тепла.4.7. Анализ лучистого теплообмена типа поверхность – поверхность, методRadiosityВ модуле FLOTRAN анализ лучистого теплообмена типа поверхность – поверхность можетбыть использован для решения обобщенных задач лучистого теплообмена, вовлекающих двеили более излучающих поверхностей в одной или нескольких открытых или закрытыхполостях.
Метод поддерживается двух и трехмерными элементами FLOTRAN FLUID141 иFLUID142. Тепловая опция решения должна быть включена при решении задачи лучистоготеплообмена. Можно отключить учет лучистого теплопереноса командой FLDATA1, SOLU,RDSF.Анализ лучистого теплообмена поддерживают двумерные планарные и осе симметричныеотносительно осей X и Y модели.
Лучистый теплообмен не поддерживается в двух итрехмерном тепловом анализе сжимаемого потока и R-Theta и R-Theta-Z системамикоординат для 2-D и 3-D геометрии соответственно.4.7.1. Процедура.Метод решения Radiosity состоит из четырех этапов:6.7.8.9.Задание радиационных поверхностей.Задание опций решения.Задание опций определения угловых коэффициентов.Вычисление и считывание угловых коэффициентов.4.7.1.1. Задание и проверка радиационных поверхностей.Для задания радиационных поверхностей выполните следующее:4.Создайте тепловую модель в препроцессоре (PREP7).
Радиационные поверхности неподдерживают условие симметрии, следовательно, модели, имеющие радиационныеповерхности не могут использовать преимущество симметрии и должны бытьсмоделированы полностью. Для метода Radiosity радиационными поверхностями являютсяповерхности объемных моделей или грани плоских моделей. При использовании методаRadiosity можно задать до десяти полостей, поверхности которых излучают друг на друга.5.Используя команды SF, SFA, SFE, or SFL можно задать для радиационнойповерхности номер полости, к которой эта поверхность принадлежит и коэффициентизлучения этой поверхности.
Все поверхности или грани, излучающие друг на друга,должны иметь один и тот же номер полости.Для задания зависящего от температуры коэффициента излучения используйте команды SF,SFA, SFE, or SFL с параметром VALUE = -N. Значения коэффициента излучениязаписываются в таблицу свойств материала (N – номер материала).
Отрицательные значенияномера полости, используемые с элементами FLUID141 и FLUID142 указывают на то, чтолучистый теплообмен протекает между поверхностями жидкой области. Положительноезначение номера полости соответствует лучистому теплообмену между поверхностямитвердых зон модели.Поскольку излучение проходит через жидкую область и “застревает” в твердой области, Выможете задать нагрузку излучения типа поверхность – поверхность на границу разделажидкости с твердой зоной модели, так же как на внешние границы модели.2526.Проверьте, правильно ли вы задали коэффициенты излучения, номер полости инаправление излучения для радиационных поверхностей. Для этого выполните следующее:Команда:/PSFGUI:Utility Menu>PlotCtrls>SymbolsДля задания поверхностных радиационных нагрузок на элементы SHELL57 или SHELL157,необходимо задать номер поверхности с направлением излучения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
