Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Для активации вихря воспользуйтесь одним изпредлагаемых способов:Команда:FLDATA1,SOLU,SWIRL,TRUEGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Solution OptionsMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Solution OptionsВо вращающихся моделях отсутствует изменение в направлении "theta", поскольку этоосесимметричные задачи. Вихрь вычисляется при решении уравнения импульса. Приотсутствии градиента давления в направлении вихря, ничто не влияет на скорость вихря.Таким образом, иногда бывает полезно ускорить сходимость задачи путем решенияуравнения импульса в направлении вихря с фактором релаксации равным 1.0 в течениенескольких глобальных итераций.8.4.
Распределенное сопротивление / источникРаспределенныесопротивленияявляютсямакроскопическимиотображениямигеометрических особенностей, которые непосредственно не связанны с представляющейинтерес зоной. Типичным примером распределенного сопротивления является течение втрубе с сеткой. Вы задаете распределенное сопротивление на элементной основепосредством вещественных констант. Список и значение вещественных констант смотрите вANSYS Elements Reference. Поскольку параметры распределенного сопротивления опишутизвестное поведение потока, излишне использование модели турбулентности в местерасположения сопротивления. Следует отключить турбулентность в зоне распределенногосопротивления установкой ENKE в 0.0 и ENDS в 1.0.
Для этого:Команда:DGUI:Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Fluid/CFD> Turbulence>On NodesMain Menu> Solution> Define Loads> Apply> Fluid/CFD> Turbulence> On NodesОписанные распределенные сопротивления используются для задания в системесопротивлений. Вы также можете моделировать источники движущей силы аналогичнымспособом.
Такие источники могут быть использованы для имитации вентиляторов илинасосов в системе. Типичная характеристика этих компонентов - "Head-Capacity Curve,"(кривая зависимости подачи от напора) представляет зависимость давления от расхода припостоянной скорости насоса. Модель вентилятора или насоса не предназначена длядетального описания потока в области установки насоса, назначение этой моделизаключается в аппроксимации эффектов на остальную систему. Вы можете использоватьлюбую систему координат или форму элемента FLOTRAN, но декартова система координатс шестиугольными элементами для трехмерных моделей и с четырехугольными элементамидля двумерных моделей имеют тенденцию давать более стабильный результат.Программа ANSYS поддерживает два типа модели вентилятора. Модель вентилятора "TypeFour" действует только вдоль заданного направления системы координат, тогда как модель"Type Five" позволяет пользователю направить вентилятор или насос в произвольномнаправлении.
При этом необходимо ввести коэффициенты для каждого направления.295Уравнение модели вентилятора в терминах градиента давления задается в направлениипотока. Следовательно, вы должны знать, какой должна быть длина задаваемой моделивентилятора, для того чтобы обеспечить необходимый рост давления.Существует следующая связь, определяющая источник движущей силы в произвольномнаправлении "s":В вышеприведенном уравнении, V скорость через вентилятор.Должна быть соблюдена совместимость единиц измерения. Если, например, давление в psi,размерность скорости должна быть в in/sec.Обычно, вы задаете коэффициенты вентилятора или насоса, взяв три пары точек давления –скорости на “графике вентилятора”.
Если поток должен иметь отрицательное направление,поменяйте знаки всех коэффициентов.Модель “type 5” используется для насосов, направленных в произвольном направлении. Еслиθx угол между произвольным направлением S и осью координат X, то константынаправления определяются следующим образом:Аналогично, если θy и θz задают угол между направлением вентилятора и осями координат Yи Z соответственно, то константы направления:296Глава 9.
FLOTRANуравнения.CFDРешателииматричные9.1. Какой решатель вам лучше использовать?В последовательном алгоритме решения, у вас есть три опции для решения наборовуравнений для степеней свободы:1. Быстрый, приближенный решатель.Этот решатель, Tri-Diagonal Matrix Algorithm (TDMA), выполняет заданноепользователем количество итераций.2. “Точные” решатели.“Точные” методы являются полупрямыми методами, которые выполняют итерации домомента достижения заданного критерия сходимости.Следующие методы относятся к “точным”:• Методы несимметричных матричных уравнений Conjugate Residual (CR),Preconditioned Conjugate Residual (PCCR), Preconditioned Generalized MinimumResidual (PGMR), и Preconditioned BiCGStab (PBCGM).• Метод preconditioned conjugate gradient используется для решения уравнениядавления при анализе несжимаемых течений.3.
Разряженный прямой решатель.Этот решатель использует Гауссово исключение для разложения на множителиматрицы и затем использует прямую/обратную подстановку для решениянеизвестных.Вы выбираете метод для каждой степени решения следующим образом:Команда:FLDATA18,METH,Label,Value (Label = DOF)GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> CFD Solver Controls> PRES SolverCFDMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> CFD Solver Controls> PRES Solver CFDРазрешены следующие значения: 1 (TDMA), 2 (conjugate residual), 3 (preconditioned conjugateresidual или gradient), 4 (preconditioned generalized minimum residual), 5 (разряженныйпрямой), или 6 (preconditioned BiCGStab).Выбор нуля указывает на то, что набор уравнений не должен быть решен.
Методpreconditioned conjugate gradient автоматически используется для решения несжимаемогоуравнения давления для выбора 2 или 3.Используемый по умолчанию решатель (TDMA) для скоростей и уравнений турбулентностиадекватен практически для решения любой задачи. Количество итераций для скоростиравняется 10.
Не изменяйте этой величины. Мы знаем по опыту, что значение, принятое поумолчанию (10 итераций) для уравнений турбулентности наиболее эффективно, хотя выможете увеличить это число и посмотреть не улучшилась ли сходимость.В общем, решение уравнения давления должно быть точным и для этого используютсяметоды conjugate direction. Также метод TDMA может успешно использоваться для решениязадач естественной конвекции. В разделах по разным типам анализа обсуждается гдеиспользовать отличные от принятых по умолчанию решатели.9.2.
Метод Tri-Diagonal MatrixВы задаете количество итераций для решателя TDMA следующим образом:Команда:297FLDATA19,TDMA,Label,Value (Label = DOF)GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> CFD Solver Controls> desired DOFsolverMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> CFD Solver Controls> desired DOFsolver9.3. Полупрямые решатели.Вы можете оценить работу полупрямых решателей по поведению в течение процессарешения невязок, определяемых аббревиатурой RTR (или ZTR для несжимаемого уравнениядавления).
RTR должен понижаться на некоторую долю от своего первоначального значенияпосле выполнения каждой глобальной итерации, обычно эта доля составляет 10-7. Эта доляявляется критерием сходимости для полупрямых методов, устанавливается следующимобразом:Команда:FLDATA21,CONV,Label,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> CFD Solver Controls> desired DOFsolverMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> CFD Solver Controls> desired DOFsolverДля задания максимально допустимого числа итераций в течение глобальной итерации,воспользуйтесь одним из методов:Команда:FLDATA22,MAXI,Label,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> CFD Solver Controls> desired DOFsolverMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> CFD Solver Controls> desired DOFsolverИнформация о работе полупрямых решателей записывается в файл Jobname.DBG для каждойстепени свободы решения, для которой эти решатели используются, обычно эти степенисвободы PRES или TEMP или и то и другое сразу.
Полупрямые алгоритмы завершают расчетпри выполнении одного из следующих условий:выполнено условие сходимости;выполнено максимально заданное число итераций (сходимость не достигнута);останов решения.Если выполнено заданное число итераций и при этом сходимость не была достигнута,необходимо задать большее количество итераций. Максимальное количество итерацийможет быть выполнено в том случае, если была установлена очень маленькое значениекритерия сходимости (например, менее 10-15). В этом случае следует увеличить значениекритерия сходимости.
Также выполнение максимального количества итераций можетсвидетельствовать о расходящемся решении. В этом случае в отладочном файле появятсябольшие значения RTR или ZTR (возможно выше 1020) при этом увеличение количестваитераций не приведет к сходящемуся решению.Останов происходит в случае мизерных изменений решаемых параметров после выполненияочередной итерации при этом не выполняется критерий сходимости.298Примечание.Вы задаете величину изменения решаемых параметров, которая приводит кзавершению решения следующим образом:Команда:FLDATA23,DELT,Label,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> CFD Solver Controls> desired DOFsolverMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> CFD Solver Controls> desired DOFsolverLabel определяет решаемый параметр. Останов может произойти при решении сжимаемогоуравнения давления или при решении уравнения температуры сопряженной задачитеплообмена.
Значение RTR значительно не уменьшается и на последней итерации величинаDelMax меньше, чем задаваемое вами значение value. Это означает, что при выполненииитераций результат решения практически не меняется и дальнейшее решение не имеетсмысла.Если произошел останов, можно увеличить количество направлений поиска илииспользовать инерционную релаксацию. Для увеличения направлений поиска,воспользуйтесь упомянутым выше маршрутом (с командой FLDATA23,DELT) иливыполните следующую команду:Команда:FLDATA20,SRCH,Label,ValueУстановленное по умолчанию значение равно 2, что достаточно для хорошо сходящихсязадач.
Количество направлений поиска варьируется в зависимости от решаемой задачи. Длянекоторых задач может быть задано 20 направлений поиска, но помните о том, что каждоезаданное направление поиска требует N ячеек памяти (N – количество узлов). Памятьнеобходимая для больших значений SRCH может превысить доступные вычислительныересурсы, в этом случае рекомендуется использовать инерционную релаксацию.Ниже приведен отрывок файла отладки.9.3.1. Решатель Preconditioned Generalized Minimum Residual (PGMR)Метод PGMR использует временную замену при построении L и U матриц разложения.Метод PGMR является вариантом обобщенного метода минимальных невязок, который299использует LU предобработку для преобразования системы уравнений в понятную длярешателя форму.Так же, как и в методе PCCR матрица коэффициентов раскладывается на LU части.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
