Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Задание свойств жидкости во FLOTRANе7.1. Руководство к заданию свойствПри решении любых задач, связанных с течением среды необходимо задавать такие свойствасреды, как плотность и вязкость. Тепловой анализ, вдобавок требует заданиятеплопроводности и теплоемкости. Для выполнения анализа объема текучей среды (VOF),возможно потребуется задать коэффициент поверхностного натяжения.
Задать свойстватекучей среды можно следующим образом:Команда:FLDATA7,PROT,Label,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesПриведенная выше команда устанавливает тип свойства среды. После выбора типа свойства,можно задавать значения выбранного свойства.Для задания значений свойств твердой среды (плотность, теплоемкость и теплопроводность)воспользуйтесь одним из следующих методов:Команда:MPGUI:Main Menu> Preprocessor> Loads> Other> Change Mat Props> PolynomialMain Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models> Thermal> DensityMain Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models> Thermal> SpecificHeatMain Menu> Preprocessor>Conductivity> IsotropicMaterialProps>MaterialModels>Thermal>Main Menu> Solution> Other> Change Mat Props> PolynomialТеплопроводность твердых элементов модели может зависеть от температуры.
Такжеподдерживаются ортотропные изменения теплопроводности твердых элементов модели.ANSYS не устанавливает по умолчанию значения плотности и вязкости.В пользовательском интерфейсе –1 появится в полях свойств, значения которых должныбыть заданы. Если эти свойства не будут заданы, при запуске решения анализа программавыдаст ошибку.7.2. Типы свойств текучей среды."Fluid property type" (тип свойства текучей среды) определяет, зависят ли свойства среды оттемпературы (и давления, в случае плотности для газа). Вы выбираете тип свойства средыотдельно для плотности, вязкости, теплопроводности, теплоемкости, коэффициентаповерхностного натяжения.Используйте непротиворечивые единицы измерения для всех вводимых данных.
Всетепловые параметры должны быть той же размерности, которая показана в таблице.Единицы тепловых параметров.Тепловой параметрЕдиницыТеплопроводностьэнергия/время-длина-температураТеплоемкостьэнергия/масса-температураПлотность теплового потокаэнергия/длина2Объемное энерговыделениеэнергия/длина3279Тепловой параметрЕдиницыКоэффициент теплоотдачиэнергия/длина2-температура-времяЗа исключением анализа несжимаемого потока, включающего нагрев за счет силвнутреннего трения, Вы можете использовать любую единицу измерения энергии до тех пор,пока используете ту же единицу для остальных тепловых параметров. Для несжимаемогоанализа, включающего нагрев за счет сил внутреннего трения, Вы должны использоватьединицы измерения энергии, приведенные в следующей таблице.Единицы энергии для несжимаемого анализа с нагревом за счет сил внутреннеготрения.Единица энергии[1]СистемаSI (meter-kg-sec)JouleCGS (cm-g-sec)Ergmm-g-secCenti-ergBritish (ft-slug-sec)lbf-ftPSIlbf-in1.
1 Joule = 1.0E9 Centi-ergs; 1 BTU = 778.26 lbf-ft.7.2.1. Типы свойств теплоемкости.Для теплоемкости, Вы можете выбрать один из следующих типов свойства: CONSTANT,CMIX, TABLE, определяемый пользователем через файл (floprp.ans), пользовательскаяподпрограмма (USER), и различные вариации значений для воздуха (AIR).7.2.2.
Типы свойств плотности и теплопроводности.Для плотности и теплопроводности, Вы можете выбрать следующие типы свойствCONSTANT, CMIX, TABLE, GAS, LIQUID, определяемый пользователем через файл(floprp.ans), различные вариации значений для воздуха (AIR), пользовательскаяподпрограмма (USER). Только для плотности существует еще одна опция типа свойства:CGAS.Единицы измерения для воздухаЕдиницыЕдиницыЕдиницыЕдиницыдавленияплотностивязкостиAIRAIR-SImeter-kg-secmeter-kg-secAIR-CM cm-g-secAIRMMmm-g-secAIR-FT ft-slug-secAIR-IN2in-(lbf-s /in)secPascalskg/m3kg/m-secPascals3kg/m-sec3g/cm-sec (poise)kg/m2dynes/cmg/cm3Pascalsg/mlbf/ft2slugs/ft3psig/mm-sec2slug/ft-sec4lbf-sec /inlbf-s/in27.2.3. Типы свойств вязкости.280Для вязкости можно выбрать следующие типы свойств: CMIX, TABLE, CONSTANT,LIQUID, GAS, Power Law (POWL), Bingham (BING), Carreau (CARR), определяемыйпользователем через файл (floprp.ans), пользовательская подпрограмма (USER или USRV).Типы свойства AIR и предполагают, что текучая среда является идеальным газом спостоянной теплоемкостью.
Зависимость от температуры вязкости и теплопроводностиопределяется по закону Sutherland для газов (форма которого показана ниже). Зависимостьплотности от температуры определяется по полиному второго порядка для LIQUID(жидкость), теплоемкость постоянна, вязкость и теплопроводность определяются по законуSutherland для жидкостей.Вязкость как функция градиента скорости представлена следующими неньютоновскимитипами вязкости: Power Law, Bingham, и Carreau.7.2.4. Общие рекомендации по заданию типов свойствИспользуйте непротиворечивые единицы измерения. Соответствующая единица измерениядлины должна быть выбрана при построении к/э модели. Дополнительный выбор доступендля воздуха, как показано в вышеприведенной таблице. Единица измерения плотностимасса/объем.
Задавайте тип свойства следующим образом:Команда:FLDATA7,PROT,Label,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesLabel может быть: DENS (плотность), VISC (вязкость), COND (теплопроводность), SPHT(теплоемкость), или SFTS (коэффициент поверхностного натяжения).Value может быть числом или именем таблицы значений свойства среды. Для заданиятаблицызаключитеимятаблицывзнакипроцента(например,FLDATA7,PROT,DENS,%Table%).7.2.4.1.
Задание таблицы свойств текучей среды.Когда работаете в интерактивном режиме, задавайте таблицу перед использованием ее длязадания нагрузок. Можно задать таблицу интерактивно через маршрут Utility Menu>Parameters> Array Parameters> Define/Edit, или командой *DIM в командном режиме.Если работаете в интерактивном режиме, программа попросит Вас задать таблицу черезсерию диалоговых окон. Если работаете в командном режиме, то следует задать таблицуперед выполнением любой из команд задания нагрузки.Когда задаете таблицу, можно определить следующие первичные переменные:• Температура (TEMP)• Давление (PRESSURE)• Время (TIME)• X-координата (X)• Y-координата (Y)• Z-координата (Z)• Скорость (VELOCITY)Допустимые метки, используемые командой *DIM показаны в скобках.Если Вам нужно задать первичную переменную, которая не входит в состав приведенныхвыше переменных, Вы можете определить ее как независимую переменную.
Для заданиянезависимой переменной, задайте дополнительную таблицу для независимой переменной.Эта таблица должна иметь то же имя, что и независимая переменная и может быть функциейпервичной переменной или другой независимой переменной.2817.2.4.2. Задание типов свойства.Следующая таблица описывает типы свойств, которые Вы можете задать.Типы свойств для ValueТип свойстваАргументПостоянное свойствоCONSTANTСвойства газаGASСвойства жидкостиLIQUIDТаблица значений свойства и соответствующие значения температуры TABLE(которое Вы вводите при помощи команд MPDATA и MPTEMP)Свойства воздуха в единицах meter-kg-secAIR or AIR-SIСвойства воздуха в единицах meter-kg-sec, с давлением равным AIR_B or AIRдавлению окружающей среды для вычисления плотности.SI_BСвойства воздуха в единицах cm-g-secAIR-CMСвойства воздуха в единицах cm-g-sec, с давлением равным давлению AIR-CM_Bокружающей среды для вычисления плотности.Свойства воздуха в единицах mm-g-secAIR-MMСвойства воздуха в единицах mm-g-sec, с давлением равным давлению AIR-MM_Bокружающей среды для вычисления плотности.Свойства воздуха в единицах fl-slug-secAIR-FTСвойства воздуха в единицах fl-slug-sec, с давлением равным давлению AIR-FT_Bокружающей среды для вычисления плотности.Свойства воздуха в единицах in-(lbf-s**2/in)-sec (результат в единицах AIR-INpsi для давления)Свойства воздуха в единицах in-(lbf-s**2/in)-sec (результат в единицах AIR-IN_Bpsi для давления), с давлением равным давлению окружающей средыдля вычисления плотности.Не Ньютоновский тип вязкости, определяемый по закону Power LawPOWLНе Ньютоновский тип вязкости, определяемый по закону CarreauCARRНе Ньютоновский тип вязкости, определяемый по закону BinghamBINGСредняя по смеси массовая фракция.CMIXПрограммируемыйпользователемпосредствомподпрограмм: USERUserVisLaw для вязкости, UserSpht для теплоемкости, UserDens дляплотности, UserCond для теплопроводности.Доступно только для плотности.
Вариации закона идеального газа CGASоснованные на массовых фракциях компонентов смеси.Не нужно задавать коэффициенты для свойств, если Вы выбрали типы свойств. Еслидобавляются символы _B к этим типам свойств (как в приведенных выше типах для воздуха),давление вычисляется в соответствии с законом идеального газа при постоянной плотностисоответствующей атмосферному давлению. Единицы измерения длины и времени утеплопроводности и теплоемкости должны быть совместимы с единицами измеренийостальных свойств.
Можно использовать любые единицы измерения энергии для этихпараметров.282Необходимо задать коэффициенты свойств, при использовании таких типов свойств, какCONSTANT, GAS, или LIQUID. Для этого существуют следующие команды:Команда:FLDATA8,NOMI,Label,ValueFLDATA9,COF1,Label,ValueFLDATA10,COF2,Label,ValueFLDATA11,COF3,Label,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesПри использовании команд следует вводить свойство в поле Label и значение свойства вполе Value.Формат уравнений для GAS и LIQUID ориентирован на вычисление констант, исходя извыбранных начальных установок. В любом случае COF1 является значением абсолютнойтемпературы, при которой выбранное свойство имеет величину, устанавливаемую NOMI.Если COF1 равен нулю, свойство становится постоянным и равняется значению,задаваемому NOMI.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
