Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Задание формата выводаКоманда:FLDATA6GUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Additional Out> Print ControlsMain Menu> Solution> FLOTRAN Set Up> Additional Out> Print Controls11.3.4. Задание свойств309Для проведения анализа растворенной смеси, задайте по обстановке тип смеси (CONSTANT,Liquid, etc.). Если свойства смеси должны быть линейной комбинацией свойствкомпонентов, задайте тип CMIX для смеси.
Для этого используйте команду:FLDATA7,PROT,Label,TypeВ этой команде Label может быть DENS, VISC, COND, или SPHT, и Type должен бытьCMIX. Если Label = DENSE, Type может быть CGAS. Использование CGAS требуетвведения молекулярного веса для газа командой MSSPEC или через эквивалентный маршрутGUI.Можно аналогично управлять изменениями свойств компонентов, посредством тех жеопций, которые были использованы для смеси. Доступны такие типы текучих сред, какCONSTANT, LIQUID, и GAS. Задавайте их совместно с заданием коэффициентовследующим образом:Команда:MSPROPGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Multiple SpeciesПри выполнении любого анализа вы должны ввести коэффициент массовой диффузии длякаждого компонента смеси.
Для растворенной смеси плотность является еще однимсущественным свойством, поскольку свойства смеси управляют решением уравненияимпульса. Для опций CMIX и CGAS, плотность и вязкость задавайте командой MSPROPили эквивалентным маршрутом GUI. Если решается уравнение энергии, то необходимо,также, задать теплопроводность.Вид параметра диффузии:Величина Dmi является коэффициентом диффузии и Yi решаемая массовая доля.Иногда доступная информация выражается числом Шмидта. Следующее равенствопозволяет выразить диффузионную часть переноса в терминах ламинарной вязкости µ,плотности ρ, и числа Шмидта:ПримечаниеВходная информация должна быть выражена в терминах коэффициентамассовой диффузии.
Число Шмидта, связывающее коэффициент диффузии сплотностью и вязкостью отличается от турбулентного числа Шмидта.Поле течения может быть турбулентным. Другое представление термина диффузии на этотраз включает эффект турбулентной вязкости µ:Параметр SCTi является турбулентным числом Шмидта, который задается следующимобразом:Команда:MSSPECGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Multiple SpeciesЗначение, принятое по умолчанию равняется 1.0.11.3.5.
Задание граничных условий.Используемое по умолчанию граничное условие, это нулевой градиент массовой доли награницах. Вы можете задать массовую долю на границе, например, на входе, введя имякомпонента в поле LAB :310Команда:DGUI:Main Menu> Preprocessor>Displacement> On NodesLoads>DefineLoads>Apply>Fluid/CFD>Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Fluid/CFD> Displacement> On NodesИнициализируйте массовые доли для каждого компонента, включая алгебраическиекомпоненты. Сумма массовых долей должна быть равна 1.0.11.3.6. Установка релаксации и параметров решения.Параметры релаксации для вычисления свойств и массовых долей по умолчанию равны 0.5.Для их изменения используйте один из методов:Команда:MSRELAXGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Multiple SpeciesВы можете установить модифицированные параметры инерционной релаксации длякомпонент смеси.
Для этого выполните следующее:Команда:MSMIR,SPNUM,ValueGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Multiple SpeciesБольшие значения модифицированных параметров инерционной релаксации дает болееустойчивую схему, но это может привести к уменьшению скорости сходимости.Рекомендуемый диапазон от 0.1 до 1.0.Вы можете изменить параметры для алгебраических решателей уравнения переноса, ивыбрать решатель, используя одну из нижеприведенных команд или маршрут меню:Команды:MSSOLU, MSMETHGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Multiple SpeciesАктивация ограничения массовой доли рекомендуется для предотвращения появленийнереалистичных результатов.
Для каждого компонента используйте один из следующихметодов:Команда:MSCAPGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Multiple SpeciesОкончательно вы активируете опцию многокомпонентной (многофазовой) смеси следующимобразом:Команда:FLDATA1,SOLU,Spec,TGUI:Main Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Solution OptionsMain Menu> Preprocessor> FLOTRAN Set Up> Solution Options11.4.
Расчет теплообменника, включающего двухкомпонентную жидкость.311Хотя в программе FLOTRAN номеру материала 1 (команда MAT,1 или эквивалентныймаршрут GUI) может соответствовать только одна жидкая область, не нарушая этогоограничения, вы можете симулировать многокомпонентные жидкости. Для этого установитевсе типы свойств жидкости в CMIX, затем задайте соответствующей массовой долезначение, равное 1.0 для заданной области. Эти установки позволяют всем свойствам в этойобласти соответствовать свойствам компонента, массовая доля которого равна 1.0.
Для такоймногокомпонентной симуляции, массовые доли должны оставаться постоянными в течениевыполнения всего анализа; то есть анализ не должен активировать опциюмногокомпонентного решения.Расчетная схема теплообменника, состоящего из двух жидкостей текущих впротивоположных направлениях, разделенных стенкой, показана ниже.Расчетная схема теплообменникаНижеприведенная программа показывает, как построить модель, задать граничные условия,установить соответствующие свойства и так далее. Важно обратить внимание на то,обстоятельство, что хотя задано два компонента, многокомпонентный перенос не былактивирован.
Вдобавок, все свойства жидкости должны быть переменными для того, чтобыначальное значение (одинаковые в областях 1 и 2) были переустановлены исходя измассовых долей./BATCH,LIST/tit,heat exchanger problem!two different fluids separated by a!cartesian geometry, pressure-driven!solve by 2 speciesLX= 10NDX= 10LY1= 2LY2= 0.1LY3= 1.0NDY1 = 10NDY2 = 3NDY3 = 10YOFFSET = 0! смещение от оси X/prep7 $smrt,offet,1,141!specieskeyopt,1,1,2!axisymm!keyopt,1,3,2!системыsolid wallflow!!!!!длина в X направленииколичество X разбиенийширина 1 жидкостиширина твердого материалаширина 2 жидкости! двумерная XY система! 2 компонентыиспользуется только для осесимметричной RY312esha,2! четырехугольные элементыrect,,LX,YOFFSET,YOFFSET+LY1! площадь первой жидкостиrect,,LX,YOFFSET+LY1,YOFFSET+LY1+LY2! площадь твердой поверхностиrect,,LX,YOFFSET+LY1+LY2,YOFFSET+LY1+LY2+LY3! площадь второй жидкостиnummrg,allnumcmp,alllsel,s,,,3,9,3lsel,a,,,1lesi,all,,,NDX,lsel,s,,,2,4,2lesi,all,,,NDY1,-5.0lsel,s,,,5,7,2lesi,all,,,NDY2,-5.0lsel,s,,,8,10,2lesi,all,,,NDY3,-5.0allselmat,1! для жидкостей должен быть равен 1amesh,1! наложение сетки на область 1 жидкостиamesh,3! наложение сетки на область 2 жидкостиmat,2! 2 – ой материал для твердой областиamesh,2! наложение сетки на твердую область!inner region 1!bc inletlsel,s,,,4nsll,s,1d,all,pres,10! задание входного давления и температуры для 1 жидкостиd,all,temp,100!bc outletlsel,s,,,2nsll,s,1d,all,pres,0.! давление на выходе для первой жидкости!symmlsel,s,,,1nsll,s,1d,all,vy,0! симметричная поверхность только для первой жидкости!region 2!bc inletlsel,s,,,8nsll,s,1d,all,pres,10.! задание входного давления и температуры для 2 жидкостиd,all,temp,400!bc outletlsel,s,,,10nsll,s,1d,all,pres,0.! давление на выходе для 2 жидкости!top walllsel,s,,,9nsll,s,1d,all,vx,0! граничные условия на стенкеd,all,vy,0allsel!solid propertiesmp,dens,2,5.! задание свойств твердой поверхностиmp,kxx,2,100mp,c,2,13/SOLU!ic for speciesnsel,s,loc,x,,lx! выбор узлов жидкости №1nsel,s,loc,y,o,ly1ic,all,sp01,1.0! задание массовой доли для первой жидкостиic,all,sp02,0.0nsel,s,loc,x,,lxnsel,s,loc,y,ly1+ly2,ly1+ly2+ly3 ! выбор узлов жидкости №2313ic,all,sp01,0.0ic,all,sp02,1.0allselFLDA,ITER,EXEC,200FLDA,PROT,DENS,CMIXFLDA,PROT,VISC,CMIXFLDA,PROT,COND,CMIXFLDA,PROT,SPHT,CMIXflda,vary,dens,tflda,vary,visc,tflda,vary,cond,tflda,vary,spht,tFLDA,NOMI,DENS,1.0FLDA,NOMI,VISC,2.0FLDA,NOMI,COND,3.0областейFLDA,NOMI,SPHT,4.0msprop,1,spht,constant,1msprop,2,spht,constant,2msprop,1,dens,constant,1msprop,2,dens,constant,2msprop,1,visc,constant,1.0msprop,2,visc,constant,2.0msprop,1,cond,constant,.1msprop,2,cond,constant,.2FLDA,CONV,PRES,1.0E-10FLDA,TERM,PRES,1.E-09FLDA,OUTP,SP01,TFLDA,OUTP,SP02,TsaveSOLVEFLDA,SOLU,ENRG,TFLDA,SOLU,FLOW,FFLDA,METH,ENRG,3FLDA,ITER,EXEC,50FLDA,RELX,TEMP,1.SOLVEfini/exit,nosa! задание массовой доли для жидкости №2!!!!!плотность жидкостивязкость жидкоститеплопроводность жидкоститеплоемкость жидкостивсе свойства должны быть переменными! начальная плотность для всех жидких областей! начальная вязкость для всех жидких областей! начальная теплопроводность для всех жидких!!!!!!!!!!начальная теплоемкость для всех жидких областейтеплоемкость для жидкости 1теплоемкость для жидкости 2плотность для жидкости 1плотность для жидкости 2вязкость для жидкости 1вязкость для жидкости 2теплопроводность для жидкости 1теплопроводность для жидкости 2критерий сходимости PCCR! решение только для течения! решение только для температуры11.5.
Пример расчета течения смеси трех газовРассчитывается следующая смесь газов: кислород (O2), азот (N2), и водород (H2). Массовыедоли газов, совместно со скоростями устанавливаются на каждом входе. Для трех входов:Верх:Слева:Низ:VX = 0VY = -0.1TEMP = 300O2 = 1.0N2 = 0.0H2 = 0.0VX = 0.1VY = 0TEMP = 400O2 = 0.0N2 = 1.0H2 = 0.0VX = 0VY = 0.1TEMP = 300O2 = 0.0N2 =0.0H2 = 1.0Нижеприведенная программа показывает используемые свойства и стратегию решения./batch,list/filename,spec/com ** Analysis Types Laminar and Turbulent, Incompressible/com2D - quadrilateral and triangular elements/com ** FeaturesThermal, Multiple Species Transport/com ** OptionsDilute mixtures, composite property types (CGAS, CMIX)/com ** Variable laminar properties314/com ** Turbulence/com ** Construction of geometry/prep7!!!!!!! Задание размеров – используется система SIlenin=.3half=lenin/2.width=.1hfwid=width/2.outlen=1.2!!!!!!! Определение прямоугольников на входе и выходеrect,-lenin,0,-hfwid,hfwidrect,.2,.3,.25,.25+leninrect,.2,.3,-.25,-.25-leninrect,.4,.4+outlen,-.15,.15!!!!!!! Линии ограничивающие область смешенияl2tan,-3,-8l2tan,-6,-15l2tan,-13,-10l2tan,-12,-1!!!!!!! Параметры наложения сеткиnlcurv=16rlcurv=1nscurv=9rscurv=1nispan=8rispan=-1.5nospan=13rospan=-2nilen=10rilen=-2nolen=24rolen=4!!!!!!!!flst,2,2,4,orde,2!fitem,2,17!fitem,2,20lsel,s,,,17,20,3lesize,all,,,nlcurv,rlcurvlsel,s,,,18,19!fitem,2,18!fitem,2,-19lesize,19,,,nscurv,rscurv!flst,2,3,4,orde,3!fitem,2,2!fitem,2,5!fitem,2,11lsel,s,,,2,5,3lsel,a,,,11lesize,all,,,nispan,1!flst,2,3,4,orde,3!fitem,2,4!fitem,2,7!fitem,2,9lsel,s,,,4,7,3lsel,a,,,9lesize,all,,,nispan,rispan!flst,2,6,4,orde,6!fitem,2,1!fitem,2,3!fitem,2,6!fitem,2,8!fitem,2,10!fitem,2,12lsel,s,,,1,3,2315lsel,a,,,6,12,2lesize,all,,,nilen,rilenlsel,s,,,13,16lesize,13,,,nolen,rolenlesize,15,,,nolen,1./rolenlesize,16,,,nospan,rospanlesize,14,,,nospan,rospanalls!!!!!!! Область в которой происходит смешивание...!flst,2,8,3!fitem,2,2!fitem,2,12!fitem,2,11!fitem,2,13!fitem,2,16!fitem,2,6!fitem,2,5!fitem,2,3a,2,12,11,13,16,6,5,3alls/com ** Наложение сетки!!!!!!! используем треугольные элементы (5)asel,s,,,5et,1,141mshape,1,2damesh,5!!!!!!! распределенная сетка с прямоугольными элементамиasel,s,,,1,4mshape,0,2dmshkey,1amesh,all/com ** Граничные условия!!!!!!! Граничные условия на стенкеlsel,s,,,1,3,2lsel,a,,,6,12,2lsel,a,,,13,17,2lsel,a,,,18,20nsll,,1d,all,vx,0d,all,vy,0!!!!!!! Задание скоростей и температур на входахvtop=.1vbot=.1vlef=.1lsel,s,,,7nslld,all,vx,0d,all,vy,-vtopnsll,,1d,all,temp,300lsel,s,,,4nslld,all,vx,vlefd,all,vy,0nsll,,1d,all,temp,400lsel,s,,,9nslld,all,vx,0d,all,vy,vbotnsll,,1d,all,temp,300lsel,s,,,14nsll,,1316d,all,pres,0flda,conv,iter,5savefinishalls/solu/com ** FLOTRAN INPUTflda,iter,exec,40flda,temp,nomi,300! Начальная температура 300Kflda,prot,dens,air-si! Начальное решение для воздухаflda,vary,dens,trueflda,prot,visc,air-siflda,vary,visc,trueflda,prot,cond,air-siflda,vary,cond,trueflda,prot,spht,air-sisavesolve! провести 40 итераций для воздуха при 300Kfinish! подготовка к многокомпонентному переносу/prep7flda,prot,dens,cmix! растворенная смесь для плотностиflda,prot,visc,cmix! растворенная смесь для вязкостиkeyopt,1,1,3! установка трех компонент смесиflda,solu,spec,t! включение опции многокомпонентного переносаmsdata,2! Задание компонента 2 (N2) в качестве алгебраического!!!!!!!! Задание свойствmsspec,1,o2,31.999msprop,1,DENS,GAS,1.2998,300,1.01325E+5msvary,1,dens,tmsnomf,1,.3msprop,1,VISC,CONSTANT,1.2067E-5msprop,1,mdif,CONSTANT,2.149E-5msprop,1,cond,CONSTANT,.02674mscap,1,1!msspec,2,n2,28.018msprop,2,DENS,GAS,1.1381,300,1.01325E+5msvary,2,dens,tmsnomf,2,.3msprop,2,VISC,CONSTANT,1.786E-5msprop,2,mdif,CONSTANT,1.601E-5msprop,2,cond,CONSTANT,.02598mscap,2,1!msspec,3,h2,2.016msprop,3,DENS,GAS,0.0819,300,1.01325E+5msvary,3,dens,tmsnomf,3,.4msprop,3,VISC,CONSTANT,8.94E-6msprop,3,mdif,CONSTANT,4.964E-5msprop,3,cond,CONSTANT,.1815mscap,3,1!msrelx,1,1.0msrelx,3,1.0msmeth,1,3mssolu,1,,,2,1.e-8msmeth,3,3mssolu,3,,,2,1.e-8alls!!!!!!! Установка граничных условийlsel,s,,,7317nsll,,1d,all,o2,1.0d,all,n2,0.0d,all,h2,0.0lsel,s,,,4nsll,,1d,all,o2,0.0d,all,n2,1.0d,all,h2,0.0lsel,s,,,9nsll,,1d,all,o2,0.0d,all,n2,0.0d,all,h2,1.0alls!!!!!!! конец установки граничных условийflda,iter,exec,20! выполнить 20 глобальных итерацийflda,conv,outp,land! настроить монитор сходимостиsavefinish/solusolve! 20 итераций с активированными компонентами!!подготовка к решению уравнений энергииflda,solu,temp,t! Achieve a constant flow temperature solutionflda,solu,flow,f! заморозить поле потокаflda,meth,temp,3! активировать решатель PCCRflda,conv,temp,1.e-10! критерий сходимости для PCCRflda,iter,exec,5! для решения необходимо несколько итерацийflda,relx,temp,1.0! отсутствует релаксация на температуруsavesolve!! Подготовка совместного решенияflda,iter,exec,35flda,solu,flow,tsolveflda,iter,exec,50savesolve! Achieve a flow and thermal solution! выполнить 50 дополнительных итераций для улучшения! результатов318Глава 12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
