Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Использование базовых свойств.Свойства окружающей среды:• Отношение теплоемкостей , Cp/Cv, известное как гамма используется при анализесжимаемых потоков. Это постоянная величина. Для задания используйте один изметодов:Команда:FLDATA17,GAMM,COMP,VALUEGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> Ref ConditionsФайл:В файле floprp.ans установите значение параметра GAMM.• FLOTRAN вычисляет избыточные (относительные) давления. Абсолютное давлениеравно сумме давления окружающей среды и избыточного давления.
Принеобходимости для вычисления абсолютного давления используются вращательные и288гравитационные параметры. Для задания давления окружающей среды используйтеследующее:Команда:FLDATA15,PRES,REFE,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> Ref Conditions•••Main Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> Ref ConditionsМожно использовать относительную температуру (например, градусы Фаренгейта). Вэтом случае необходимо задать температуру смещения.Команда:TOFFST,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> Ref ConditionsMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> Ref ConditionsНоминальной называется температура, при которой инициализируются свойства.
Онаможет быть относительной температурой, если вы используете команду TOFFST илиэквивалентный маршрут GUI. Если вязкость не сохраняется в файле результатов(принято по умолчанию) и зависит от температуры, ANSYS пересчитывает ее приноминальной температуре в ходе выполнения анализа.Для задания номинальной температуры выполните следующее:Команда:FLDATA14,TEMP,NOMI,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> Ref ConditionsMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> Ref ConditionsЗначение ускорения свободного падения можно задать следующим образом:Команда:ACEL,ACELX,ACELY,ACELZGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> GravityMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> Gravity7.6.
Неньютоновские жидкости.Программа ANSYS позволяет задать вязкость неньютоновской жидкости (это применимотолько к элементам FLUID141 и FLUID142). Вы можете выбрать одну из четырех моделей:• Модель Power Law, используется при моделировании полимеров, материалов изрезины.• Модель Carreau, устраняет недостатки модели Power Law. Используйте эту модель,когда текучая среда имеет промежуточные значения скорости сдвига.• Модель Bingham используется для моделирования жидкой глины и клея.• Задаваемая пользователем подпрограмма UserVisLaw позволяет вам задать своюмодель вязкости.Обычно одна из указанных моделей выбирается после наложения конечно – элементнойсетки на модель и задания граничных условий.7.6.1.
Включение модели Power Law289Для активации модели вязкости Power Law, воспользуйтесь одним из предлагаемых методов:Команда:FLDATA7,PROT,VISC,POWLGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesВыбор одного из приведенных маршрутов автоматически запускает другие команды,которые задают необходимые параметры.
Для задания четырех коэффициентов, связанных смоделью Power Law выполните следующее:Команда:FLDATA8,NOMI,VISC,Value (specifies nominal viscosity)FLDATA9,COF1,VISC,Value (specifies the cutoff shear rate)FLDATA10,COF2,VISC,Value (specifies the consistency coefficient)FLDATA11,COF3,VISC,Value (specifies the power)Описание этих коэффициентов приведено в ANSYS, Inc. Theory Reference.После задания коэффициентов, можно выполнить команду SOLVE или выбрать следующиймаршрут Main Menu> Solution> Run FLOTRAN.7.6.2. Включение модели CarreauДля включения модели Carreau, воспользуйтесь одним из нижеприведенных методов:Команда:FLDATA7,PROT,VISC,CARRGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesВыбор одного из указанных маршрутов автоматически запускает выполнение команд,задающих необходимые параметры.
Для задания четырех коэффициентов, связанных смоделью Carreau выполните следующее:Команда:FLDATA8,NOMI,VISC,Value (specifies the zero shear viscosity)FLDATA9,COF1,VISC,Value (specifies the infinite shear viscosity)FLDATA10,COF2,VISC,Value (specifies the time constant)FLDATA11,COF3,VISC,Value (specifies the power)Описание этих коэффициентов приведено в ANSYS, Inc. Theory Reference.После задания коэффициентов, можно выполнить команду SOLVE или выбрать следующиймаршрут Main Menu> Solution> Run FLOTRAN.7.6.3. Включение модели Bingham.Для включения модели Bingham, воспользуйтесь одним из нижеприведенных методов:Команда:FLDATA7,PROT,VISC,BING290GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesВыбор одного из указанных маршрутов автоматически запускает выполнение команд,задающих необходимые параметры.
Для задания четырех коэффициентов, связанных смоделью Bingham выполните следующее:FLDATA8,NOMI,VISC,Value (specifies the plastic viscosity)FLDATA9,COF1,VISC,Value (specifies the plastic/yield stress)FLDATA10,COF2,VISC,Value (specifies the Newtonian viscosity)Описание этих коэффициентов приведено в ANSYS, Inc. Theory Reference.Можно задать начальную вязкость для уменьшения времени сходимости.Команда:FLDATA12,PROP,VISC,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Fluid Properties7.7. Использование подпрограммы пользователя.Подпрограмму пользователя можно использовать для задания теплоемкости, плотности,вязкости, коэффициента поверхностного натяжения и теплопроводности текучей среды.Поскольку процедуры задания разных свойств аналогичны, ниже подробно будет рассмотренпример задания одного свойства.Если вы собираетесь воспользоваться подпрограммой USERVISLAW, то необходимонастроить ее на решаемую задачу.
Затем скомпилировать, скомпоновать с библиотекамиANSYS и получить исполнимый файл. Затем можно запустить определенную модельвязкости. Для этого:Команда:FLDATA7,PROT,VISC,USRV (or USER)GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesНа этом этапе можно определить какие свойства будут обновляться каждую итерацию, изадать вывод вязкости в файл результатов. Для этого:Команда:FLDATA12,PROP,UFRQ,1 и FLDATA5,OUTP,VISC,TGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesЗатем необходимо задать, связанные с определенной пользователем моделью вязкости,четыре коэффициента.
Для этого воспользуйтесь одним из предлагаемых методов:Команда:FLDATA7,NOMI,VISC,Value (specifies coefficient 1)FLDATA6,COF1,VISC,Value (specifies coefficient 2)291FLDATA9,COF2,VISC,Value (specifies coefficient 3)FLDATA10,COF3,VISC,Value (specifies coefficient 4)Эти коэффициенты доступны в подпрограмме UserVisLaw. По умолчанию подпрограммавоспроизводит модель вязкости Power Law с задаваемыми вами коэффициентами. Для того,чтобы увидеть копию подпрограммы загляните в ANSYS Guide to User ProgrammableFeatures.Начальную вязкость можно задать следующим образом:Команда:FLDATA12,PROP,IVISC,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesMain Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Fluid PropertiesПосле задания коэффициентов и (необязательно) начальную вязкость можно запуститьрешение модели командой SOLVE или через маршрут Main Menu> Solution> RunFLOTRAN.292Глава 8. Специальные возможности модуля FLOTRAN8.1.
Системы координат.Вы задаете систему координат следующим образом:Команда:KEYOPTGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> FLOTRANCoor SysMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> FLOTRAN Coor SysНижеприведенная таблица показывает, как выбрать систему координат и описываеткомпоненты скорости VX, VY, и VZ в этих системах.
Значение KEYOPT, задаваемое поумолчанию, выбирает декартову систему координат.Положительное направление скорости вихря VZ для осесимметричных моделей.Спецификация системы координат.Система координатKEYOPT(3) VXVYVZдекартова0YZX2D – осесимметричная относительно оси 1Yрадиальный осевойвихрь2D - осесимметричная относительно оси 2Хосевой2D – полярные координаты3радиальный thetaнет3D – цилиндрические координаты3радиальный thetaосевойрадиальный вихрьДля осесимметричных задач, правило знаков для вихря (компонент VZ) устанавливаетположительное направление вращения вокруг оси симметрии. Это правило знаковсоответствует правилу правой руки. Таким образом, для модели симметричной относительнооси Y положительное направление скорости вихря VZ направленно “в монитор”.Соответственно для модели симметричной относительно оси X положительное направлениескорости вихря VZ направленно “из монитора”.
Это должно быть учтено, когда вы задаетеграничные условия во вращающихся координатах.293ПримечаниеГравитация направлена только по оси Z когда KEYOPT(3) = 3.8.2. Вращающиеся системы координат.Вы можете выбрать опцию решения задачи во вращающейся системе координат. В этомслучае скорости вычисляются и задаются относительно системы координат, котораявращается при постоянной угловой скорости. Такой подход полезен при анализелопаточного канала насоса.Давления, определяемые в качестве граничных условий, задаются в единицах статическогодавления. Преобразования, необходимые для решения уравнений во вращающейся системекоординат, выполняются программой.Скорости вращения можно задать следующим образом:Команда:CGOMGAGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> Rotating CoordsMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> Rotating CoordsДля всех систем координат, за исключением декартовой системы, следует задавать ось Z вкачестве оси вращения.
Для двумерных осесимметричных систем, программа ANSYSавтоматически переведет заданную ось вращения Z на ось симметрии (т.е в этом случае осьювращения может стать как ось X, так и ось Y в зависимости от того какая из них являетсяосью симметрии).
Для трехмерной задачи, использующей декартову систему координат, осьвращения может не совпадать с направлениями осей системы координат и может бытьсмещена от начала системы координат.Для задания смещения оси вращения, используйте один из предлагаемых способов:Команда:CGLOCGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> Rotating CoordsMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Flow Environment> Rotating CoordsВращающейся с угловой скоростью ω вал.8.3. Вихрь294Вихрь применим только к осесимметричным задачам, и означает движениеперпендикулярное к плоскости X-Y.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
