Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Тепловые коэффициенты перевода с MKS в uMKSVТепловойпараметрЕдиница Размерность ПомножитьДляMKSна число полученияединицµMKSvРазмерностьТеплопроводность W/m°K(kg)(m)/(°K)(s)3 106pW/(µm)°K (kg)(µm)/(°K)(s)3ПлотностьW/(m)2теплового потокаkg/(s)31pW/(µm)2kg/(s)3Теплопроводность J/(kg)°K(m)2/(°K)(s)21012pJ/(kg)°K(µm)2/(°K)(s)2Тепловой поток(kg)(m)2/(s)31012pW(kg)(µm)2/(s)3(kg)/(m)(s)310-6pW/(µm)3kg/(µm)(s)3WОбъемноеW/m3энерговыделениеКоэффициентконвекцииW/(m)2°K kg/(s)21pW/(µm)2°K kg/(s)2Динамическаявязкостьkg/(m)(s) kg/(m)(s)10-6kg/(µm)(s)kg/(µm)(s)Кинематическаявязкость(m)2/s1012(µm)2/s(µm)2/s(m)2/sТаблица 1.3.
Электрические коэффициенты перевода для MKS в uMKSVЭлектрический Единица Размерность ПомножитьДляпараметрMKSна число полученияединицµMKSvТокНапряжениеAVA2(kg)(m) /(A)(s)3Размерность1012pApA1V(kg)(µm)2/(pA)(s)3324РазмерностьЭлектрический Единица Размерность ПомножитьДляпараметрMKSна число полученияединицµMKSvРазрядC1012(A)(s)236pC(pA)(s)Теплопроводность S/m(A) (s) /(kg)(m) 10pS/µm(pA)2(s)3/(kg)(µm)3СопротивлениеΩm(Kg)(m3/(A)2(s)3 10-6T Ωµm(kg)(µm)3/(pA)2(s)3Диэлектрическаяпостоянная [1]F/m(A)2(s)4/(kg)(m)3 106pF/µm(pA)2(s)2/(kg)(µm)3ЭнергияJ(kg)(m)2/(s)21012pJ(kg)(µm)2/(s)2ЕмкостьF(A)2(s)4/(kg)(m)2 1012pF(pA)2(s)4/(kg)(µm)2ЭлектрическоеполеV/m(kg)(m)/(s)3(A)10-6V/µm(kg)(µm)/(s)3(pA)(A)(s)/(m)21pC/(µm)2(pA)(s)/(µm)2Плотность потока C/(m)2электрическойиндукции31.
Проницаемость пространства равна 8.854 x 10-6 pF/µm.Таблица 1.4. Магнитные коэффициенты перевода с MKS в uMKSVМагнитныйпараметрЕдиницы РазмерностьMKSРазмерностьПомножитьДляна числополученияединицµMKSvПотокWeber(kg)(m)2/(A)(s)2 1Weber(kg)(µm)2/(pA)(s)2ПлотностьпотокаTeslakg/(A)(s)210-12Teslakg/(pA)(s)2Напряженность A/mполяA/m106pA/µmpA/µmТокA1012pApAПлотность тока A/(m)2A/(m)21pA/(µm)2pA/(µm)2Проницаемость H/m[1](kg)(m)/(A)2(s)2 10-18TH/µm(kg)(µm)/(pA)2(s)2Индуктивность H(kg)(m)2/(A)2(s)2 10-12TH(kg)(µm)2/(pA)2(s)2A1.
Проницаемость пространства равна 4 π x 10-25 TH/µm.ПримечаниеВ этих единицах может использоваться только постоянная проницаемость.Таблица 1.5. Механические коэффициенты перевода с MKS в uMSVfAМеханическийпараметрMKS Размерность Помножить наэто числоДляполученияµMsvfaРазмерность325МеханическийпараметрДлинаMKS Размерность Помножить наэто числоmmСилаN(kg)(m)/(s)ВремяssMasskg2kgДавлениеPa(kg)/(m)(s)Скоростьm/sm/s2106µmµm109nN(g)(µm)/(s)21ss3gg10-3kPag/(µm)(s)2106µm/s10m/(s)22Ускорениеm/(s)Плотностьkg/(m)3 kg/(m)3ДавлениеPaМодуль ЮнгаМощностьРазмерностьДляполученияµMsvfa6µm/s2µm/(s)210m/(s)10-15g/(µm)3g/(µm)3kg/(m)(s)210-3kPag/(µm)(s)2Pakg/(m)(s)210-3kPag/(µm)(s)2W(kg)(m)2/(s)3 1015fW(g)(µm)2/(s)3Таблица 1.6. Температурные коэффициенты перевода с MKS в uMSVfAТепловойпараметрДляРазмерность Помножитьполученияна этоµMsvfaчислоMKSТеплопроводность W/m°K2(kg)(m)/(°K)(s)3 109fW/(µm)2g/(s)3(m)2/(°K)(s)21012fJ/(g)°K(µm)2/(°K)(s)2W(kg)(m)2/(s)31015fW(g)(µm)2/(s)3ОбъемноеэнерговыделениеW/m3(kg)/(m)(s)310-3fW/(µm)3g/(µm)(s)3КоэффициентконвекцииW/(m)2°K kg/(s)2103fW/(µm)2°K g/(s)2Динамическаявязкостьkg/(m)(s) kg/(m)(s)10-3g/(µm)(s)g/(µm)(s)Кинематическаявязкость(m)2/s1012(µm)2/s(µm)2/sW/(m)ТеплоемкостьJ/(kg)°KТепловой потокkg/(s)3fW/(µm)°K (g)(µm)/(°K)(s)310Плотностьтеплового потока3Размерность(m)2/sТаблица 1.7.
Электрические коэффициенты перевода с MKS в uMSVfAЭлектрическийпараметрMKSДляРазмерность Помножитьполученияна эточислоµMsvfa1015ТокAAНапряжениеV(kg)(m)2/(A)(s)3 1РазрядC(A)(s)Электропроводность S/m2101533(A) (s) /(kg)(m) 109РазмерностьfAfAV(g)(µm)2/(fA)(s)3fC(fA)(s)nS/µm(fA)2(s)3/(g)(µm)3326ЭлектрическийпараметрДляРазмерность Помножитьполученияна эточислоµMsvfaMKSРазмерностьСопротивлениеΩm(kg)(m3/(A)2(s)3 10-9-(g)(µm)3/(fA)2(s)3Диэлектрическаяпостоянная [1]F/m(A)2(s)4/(kg)(m)3 109fF/µm(fA)2(s)2/(g)(µm)3ЭнергияJ(kg)(m)2/(s)21015fJ(g)(µm)2/(s)2ЕмкостьF(A)2(s)4/(kg)(m)2 1015fF(fA)2(s)4/(g)(µm)2(kg)(m)/(s)3(A)10-6V/µm(g)(µm)/(s)3(fA)103fC/(µm)2(fA)(s)/(µm)2Электрическое поле V/mC/(m)2 (A)(s)/(m)2Плотность потокаэлектрическойиндукции1.
Диэлектрическая постоянная пространства равна 8.854 x 10-3 fF/µm.Таблица 1.8. Магнитные коэффициенты перевода с MKS на uMKSVfAМагнитныйпараметрMKSРазмерностьПомножитьДляна числополученияµMKSvWeber (kg)(m)2/(A)(s)2 1ПотокWeberРазмерность(g)(µm)2/(fA)(s)2Плотность потока Tesla kg/(A)(s)210-12НапряженностьполяA/mA/m109fA/µmfA/µmТокAA1015fAfAПлотность токаA/(m)2 A/(m)2103fA/(µm)2fA/(µm)2-g/(fA)(s)2Проницаемость[1] H/m(kg)(m)/(A)2(s)2 10-21-(g)(µm)/(fA)2(s)2Индуктивность(kg)(m)2/(A)2(s)2 10-15-(g)(µm)2/(fA)2(s)2H1. Проницаемость пространства равна 4 π x 10-28 (g)(µm)/(fA)2(s)2.ПримечаниеВ этих единицах может быть использована только постоянная проницаемость.1.4.
О маршрутах GUI и синтаксисе команд.В этом документе вы найдете ссылки на команды ANSYS и на их соответствующиемаршруты GUI. В этих ссылках показано только имя команды, поскольку не всегда следуетзадавать все аргументы команды и специфичные комбинации аргументов команд выполняютразличные функции. Полное описание синтаксиса команд программы ANSYS можно найти вANSYS Commands Reference.Маршруты GUI показаны настолько полно, насколько это возможно. Во многих случаях,выбор указанного маршрута GUI приведет к выполнению необходимой операции. В другихслучаях выбор предлагаемого в этом документе маршрута GUI приводит к появлению менюили диалогового окна, в котором необходимо выбрать дополнительные опции, требующиеустановки для выполнения поставленной задачи.327Для всех типов анализа, описанных в этом руководстве, задавайте симулируемый материал спомощью интуитивного интерфейса модели материала.
Этот интерфейс используетиерархическую древовидную структуру категорий материала, предназначенных дляоблегчения выбора подходящей модели для вашего анализа. Детальное описание интерфейсамодели материала можно найти в Руководстве по основному анализу в разделе Интерфейсмодели материала.328Глава 2. Анализ последовательно-сопряженной физики.2.1. Определение анализа последовательно-сопряженной физики.Анализ последовательно сопряженной физики является комбинацией анализов различныхинженерных областей взаимодействующих друг с другом с целью решения общейинженерной задачи.
Для удобства эта глава ссылается на решения и процедуры, связанные сопределенной инженерной дисциплиной как на физический анализ. Анализ называетсясопряженным в том случае, когда входные данные одного анализа зависят от результатоврешения другого анализа.В некоторых случаях используется только одностороннее сопряжение. Например, расчеттечения жидкости над цементной плитой обеспечит значениями давления, которыеиспользуются в качестве структурного анализа плиты. Давление на плиту приводит к еедеформации.
Это обстоятельство в принципе меняет геометрию потока, но на практике, этоизменение достаточно мало, чтобы им можно было пренебречь. Таким образом отпадаетнеобходимость проведения итераций. Конечно, в этой задаче элементы жидкостииспользуются для решения потоковой задачи и структурные элементы, для расчетанапряжений и деформации.Более сложным примером является задача индукционного нагрева, где электромагнитныйанализ вычисляет джоулево энерговыделение, которое используется в нестационарномтепловом анализе для предсказания зависящего от времени температурного решения.
Задачаиндукционного нагрева усложняется тем обстоятельством, что свойства материалов в обеихдисциплинах в значительной степени зависят от температуры. Для решения таких задачнеобходимо итеративное решение.Термин последовательно сопряженная физика означает последовательное решение задач,принадлежащих к разным дисциплинам.
Результаты решения одного анализа становятсянагрузками для следующего анализа. В случае полного сопряжения анализов, результатывторого анализа изменят входную информацию первого анализа. Ниже приведен полныйнабор граничных условий и нагрузок:••Основные физические нагрузки не являются функцией другого физического анализа.Такие нагрузки также называются номинальными граничными условиями.Сопряженные нагрузки, являются результатом симуляции другой физики.Ниже приведены типичные задачи, которые можно решить при помощи программы ANSYS:••••••Тепловые напряжения.Индукционный нагрев.Стационарное взаимодействие жидкости со структурой.Магнитно-структурное взаимодействие.Электростатическое – структурное взаимодействие.Проводимость – электростатика.Программа ANSYS может выполнить мультифизический анализ с одной базой данных.
Всямодель, при выполнении такого анализа, будет содержать один набор узлов и элементов. Чтобудут представлять эти элементы зависит от реализуемой физики.2.2. Определение физической среды.329Программа ANSYS выполняет анализ последовательно-сопряженной физики, используяконцепцию физической среды. Термин физической среды применим как к создаваемомувами файлу, который содержит все рабочие параметры и характеристики определенногофизического анализа, так и к содержимому файла.
Файл физической среды является ASCIIфайлом, который вы создаете, используя следующие методы:Команда:PHYSICS,WRITE,Title,Filename,Ext,-GUI:Main Menu> Preprocessor> Physics> EnvironmentMain Menu> Solution> Physics> EnvironmentВы можете определить вплоть до девяти физических сред. Для каждой среды определяетсяуникальный заголовок командой PHYSICS. ANSYS присваивает каждой физической средеуникальный номер как часть расширения файла, определяющего эту среду. Рекомендуетсяиспользование заголовка, описывающего физику анализа. Заголовок также долженотличаться от заголовка анализа, определяемого командой /TITLE (Utility Menu> File>Change Title).Команда PHYSICS,WRITE создает файл физической среды (например, Jobname.PH1) путемвыборки следующей информации из базы данных ANSYS:•••••••••••Типы элементов и KEYOPT установки.Вещественные константы.Свойства материала.Система координат элемента.Опции решения анализа.Опции шага нагружения.Уравнения ограничения.Наборы сопряженных узлов.Заданные граничные условия и нагрузки.Установки предпочтения GUI.Заголовок анализа (/TITLE card)Можете также использовать команду PHYSICS,READ (Main Menu> Preprocessor> Physics>Environment> Read) для чтения файла физической среды, используя имя файла илизаголовок, использованный при написании файла (этот заголовок включается в качествекомментария в начало файла физической среды).
Перед чтением физического файла,программа ANSYS удаляет все граничные условия, нагрузки, узловые сопряжения, свойстваматериалов, опции анализа и уравнения ограничения хранящиеся в базе данных.2.3. Основные процедуры анализа.Последовательный сопряженный анализ можно выполнить используя косвенный метод илифизическую среду.В косвенном методе используются разные базы данных и файлы результатов.Нижеприведенный рисунок показывает прохождение данных при выполнении типичногопоследовательного анализа косвенным методом. Каждая база данных содержитсоответствующую твердую модель, элементы, нагрузки и так далее. Вы можете считать файл330результатов в другую базу данных. Должны быть согласованны номера элементов и узловбаз данных и файлов результата.Рисунок 2.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
