Руководство по решению тепловых, сопряженных, гидрогазодинамических задач (1050672), страница 70
Текст из файла (страница 70)
создадим структурную физическую среду!!physics,clearet,1,0! нулевой элемент для жидкой областиet,2,56! элемент кольца - материал 2mp,ex,2,2.82E+6! модуль Юнга для резиныmp,nuxy,2,0.49967 ! коэффициент Пуассона для резиныtb,mooney,2tbdata,1,0.293E+6 ! константы Mooney-Rivlintbdata,2,0.177E+6 !"""lsel,s,,,2nsll,,1d,all,ux,0.d,all,uy,0.alls! зафиксируем конец кольца/title,структурный анализfinish/soluantype,staticnlgeom,oncnvtol,f,,,,-1physics,write,struc,strucphysics,clearsave!!!!!!! 4.
цикл взаимодействия жидкость-структура!!loop=25! максимально допустимое количество цикловtoler=0.005! допуск сходимости для максимального смещения*dim,dismax,array,loop! определим массив величин максимального смещения*dim,strcri,array,loop! определим массив значений сходимости*dim,index,array,loop*do,i,1,loop! запуск решений жидкость -> структура/soluphysics,read,fluid! чтение жидкой среды*if,i,ne,1,thenflda,iter,exec,100! выполнить 100 глобальных итераций для*endif! каждой новой геометрииsolve! решить во FLOTRANfini! end of fluid portionphysics,read,struc! чтение структурной среды/assign,esave,struc,esav ! файлы для нелинейного структурного рестарта/assign,emat,struc,emat*if,i,gt,1,then! цикл структурного рестартаparsave,all! сохранение параметров для проверки сходимостиresume! восстановить базу данных для того чтобы восстановить! исходное положение узловparresume! восстановить параметры необходимые для проверки сходимости/prep7antype,stat,restfini*endif368/solusolc,offlsel,s,,,1,3,2! выбор соответствующих линий для задания давленийlsel,a,,,6! на поверхность кольцаnsll,,1esel,s,type,,2ldread,pres,last,,,,,rfl ! задание поверхностных нагрузок (давлений) из Flotranallsrescontrol,,none! не использовать мультифреймовый рестартsolve*if,i,eq,1,thensave! сохранить исходные координаты узлов при первом запуске*endiffini/post1cmsel,s,gasketnsort,u,sum,1,1*get,dismax(i),sort,0,maxstrcri(i)=toler*dismax(i)allsfini! получить максимальную величину смещения/prep7mkey=2! выбор уровня морфинга сетки жидкостиdamorph,area2, ,mkey! морфинг жидкой области!---------------!!!!! Построение графика и запись его в файл gasket.grphfini/prep7et,1,42asel,s,,,1,3esla,s/Title, EPLOT после DAMORPH,area2, ,%mkey% шаг номер %i%eplotalls!----------------cmsel,s,gasketnlist ! список обновленных координат основания кольца для проверки/com, +++++++++ обновленные координаты кольца -------allsfini/assign,esav/assign,emat!!!! проверка критерия сходимостиimax= iindex(i)=i*if,i,gt,1,thenstrcri(i)=abs(dismax(i)-dismax(i-1))-toler*dismax(i-1)*if,strcri(i),le,0,thenstrcri(i)=0*exit! остановить цикл при достижении сходимости*endif*endif*enddo!!!!! конец расчетного циклаsave! сохранение узловых координат деформированной геометрии!!!!! печать сходиомости*vwrite(/'номер цикла.
Макс-ое сиещение/noprструктурная сходимость')369*vlen,imax*vwrite,index(1),dismax(1),strcri(1)(f7.0,2e17.4)finish!!!!! постобработка результатов!!!1. результаты Flotran.physics,read,fluid/post1set,last/Title, Flotran: линии течения возле кольцаplnsol,strm/Title, Flotran: контуры давленияplnsol,presfini!!!2. структурные результаты.physics,read,struc/post1set,lastupcoord,-1! Возврат к исходному положению узлов/Title, структурные результаты: напряжения von Misesplnsol,s,eqv,1,1fini!/exit,nosave2.10.Примеранализаиндукционногоиспользующего физические среды.нагреваЭтот пример демонстрирует решение задачи нестационарного индукционного нагрева.
Взадаче используется последовательность решения, чередующая электромагнитныйгармонический анализ и нестационарный тепловой анализ с рестартом.2.10.1. Описание задачи.Очень длинный стальной брус подвергается поверхностному разогреву посредствоминдукционной катушки.
Катушка расположена в непосредственной близости от поверхностибруса. Через катушку проходит переменный ток высокой частоты. Переменный ток вызываетнагрев бруса, наиболее заметный у поверхности, который быстро увеличивает температуруповерхности.Упрощенная геометрия состоит из полоски конечной длины, существенно снижающейсложность задачи до одномерной модели.Осесимметричная одномерная полоска области индукционного нагрева.2.10.2. Процедура.370Брус разогреется до температуры порядка 700°С.
Температурозависимые свойстваматериалов должны быть использованы как для тепловой, так и для электромагнитнойзадачи. Задачу следует решать последовательно, вначале выполнив гармоническийэлектромагнитный анализ и затем нестационарный тепловой анализ. В дополнении выдолжны повторять э/м анализ в различные моменты времени для коррекциитемпературозависимых свойств, которые повлияют на решение, и, следовательно, натепловую нагрузку бруса. Блок схема иллюстрирует алгоритм решения.Блок схема решенияРассмотрим процедуру решения задачи индукционного нагрева.2.10.2.1.
Шаг 1: Задание свойствСвойства физической средыОбластьТипМатериалНабор вещественных константБрус121Катушка231371ОбластьТипМатериалНабор вещественных константВоздух211Поверхность бруса3232.10.2.2. Шаг 2: Построение моделиПостройте модель. Задайте свойства материалов. Поверхность бруса будет использована длязадания поверхностного элемента симулирующего лучистый теплообмен.2.10.2.3.
Шаг 3: Создание электромагнитной среды.Создайте электромагнитную физическую среду определив тип элемента и свойстваматериалов, как показано в нижеприведенной таблице.Электромагнитная физическая среда.ОбластьТипМатериалВещественная константаБрусPLANE13MURX(T), RSVX(T)НетКатушкаPLANE13MURXНетВоздухPLANE13MURXНетНетНетПоверхность бруса Нулевой Type (0)•Задайте номинальные граничные условия и нагрузки.Номинальные электромагнитные физические граничные условия••Задайте подходящий шаг нагружения и опции решения.Запишите файл электромагнитной физической среды.Команда:PHYSICS,WRITEGUI:Main Menu> Preprocessor> Physics> Environment2.10.2.4.
Шаг 4: Создайте тепловую физическую среду.Создайте тепловую физическую среду:•Удалите номинальные граничные условия и повторно выставьте опции.Команда:372PHYSICS,CLEARGUI:Main Menu> Preprocessor> Physics> Environment•Смените тип элементов с электромагнитного на тепловой так же как и KEYOPTопции. Задайте нулевой тип элемента для воздуха и катушки (в данном случае втепловом анализе рассматривается брус).Тепловая физическая среда.••ОбластьТипМатериалВещественная констБрусPLANE55KXX(T),ENTH(T)НетКатушкаНулевой тип Type(0)НетНетВоздухНулевой тип Type(0)Нет eНетПоверхностьбрусаSURF151EMISПостоянная СтефанаБольцманаЗадайте тепловые свойства и вещественные константы.Установите соответствующие номинальные граничные условия и нагрузки, какпоказано ниже.Номинальные тепловые граничные условия.•Задайте соответствующие опции шага нагружения и опции решения.Команда:PHYSICS,WRITEGUI:Main Menu> Preprocessor> Physics> Environment> WriteMain Menu> Solution> Physics> Environment> Write2.10.2.5.
Шаг 5: Запись тепловой физической среды.Сохраните файл тепловой физической среды.373Команда:PHYSICS,READGUI:Main Menu> Solution> Physics> EnvironmentMain Menu> Solution> Physics>Environment> Read2.10.2.6. Шаг 6: Подготовка DO циклаПодготовьте *DO цикл, который будет итерироватьэлектромагнитным и нестационарным тепловым анализом.междугармоническимСчитайте электромагнитную физическую среду и решите гармонический анализ.Команда:SOLVEGUI:Main Menu> Solution> Solve> Current LS•Считайте температуры для вычисления свойств материалов.Команда:LDREADGUI:Main Menu> Preprocessor> Define Loads> Apply> Structural> Temperature> FromTherm Analy•Для того, чтобы впоследствии использовать файлы ESAV и EMAT в нестационарномтепловом анализе используйте команду /ASSIGN.Команда:/ASSIGNGUI:Utility Menu> File> ANSYS File Options•Считайте тепловую физическую среду.Команда:PHYSICS,READ374GUI:Main Menu> Preprocessor> Physics> Environment> Read•Считайте энерговыделения из электромагнитного анализа.Команда:LDREADGUI:Main Menu> Preprocessor> Define Loads> Apply> Thermal> Heat Generat> FromMag Analy••Решите нестационарный тепловой анализ для заданного приращения времени ∆.Возврат файла к исходному состоянию.Команда:/ASSIGNGUI:Utility Menu> File> ANSYS File Options2.10.2.7.
Шаг 7: Повтор предыдущего шага.Повторит предыдущий шаг для следующего временного интервала ∆t.2.10.2.8. Шаг 8: Постобработка результатов.Обработка результатов выполненного расчета.2.10.2.9. Листинг программы.Текст после восклицательного знака является комментарием./batch,list/filenam,induc/prep7shpp,off/title, индукционный нагрев цилиндрического стержня/com,et,1,13,,,1! PLANE13, осе симметричный, степень свободы AZet,2,13,,,1et,3,151,,,1,1,1! SURF151, тепловой, лучистыйr,3,0! Набор вещественных констант для SURF151row=.015! внешний радиусric=.0175! внутренний радиус катушкиroc=.0200! внешний радиус катушкиro=.05! внешний радиус моделиt=.001! толщина моделиfreq=150000! частота (Гц.)pi=4*atan(1)! число пи375cond=.392e7! максимальная проводимостьmuzero=4e-7*pi! проницаемость средыmur=200! максимальная относительная проницаемостьskind=sqrt(1/(pi*freq*cond*muzero*mur)) ! глубина проникновения поляftime=3! финальное времяtinc=.05! шаг временного приращения для гармонического анализаtime=0! начальное времяdelt=.01!emunit,mks! единицы измерения в магнитном анализеmp,murx,1,1! относительная проницаемость воздухаmp,murx,3,1! относительная проницаемость катушкиmptemp,1,25.5,160,291.5,477.6,635,698! температуры для относительной проництиmptemp,7,709,720.3,742,761,1000mpdata,murx,2,1,200,190,182,161,135,104 ! относительная проницаемость сталиmpdata,murx,2,7,84,35,17,1,1mptempmptemp,1,0,125,250,375,500,625! температуры для сопротивленияmptemp,7,750,875,1000mpdata,rsvx,2,1,.184e-6,.272e-6,.384e-6,.512e-6,.656e-6,.824e-6mpdata,rsvx,2,7,1.032e-6,1.152e-6,1.2e-6 ! сопротивления сталиrectng,0,row,0,t! брусrectng,row,ric,0,t! воздушный промежутокrectng,ric,roc,0,t! катушкаrectng,roc,ro,0,t! окружающая среда (воздух)aglue,allnumcmp,areaksel,s,loc,x,row! выбираем ключевые точки по внешнему радиусуkesize,all,skind/2! задаем размер к/э сетки в половину глубиныпроникновения !поля.ksel,s,loc,x,0! выбираем ключевые точки в центреkesize,all,40*skind! задаем размер сеткиlsel,s,loc,y,t/2! выбираем вертикальные линииlesize,all,,,1! задаем 1 разбиение в глубинуlsel,allasel,s,area,,1aatt,2,1,1! устанавливаем атрибуты брускаasel,s,area,,3aatt,3,1,2! задаем атрибуты катушкиasel,s,area,,2,4,2aatt,1,1,2! атрибуты воздухаasel,allmshape,0,2dmshk,1amesh,1! накладываем сетку на брусlsel,s,loc,y,0lsel,a,loc,y,tlsel,u,loc,x,row/2lesize,all,.001lsel,allamesh,all! накладываем сетку на оставшиеся площадиn! создаем пространственный узел для SURF151*get,nmax,node,,num,maxlsel,s,loc,x,rowtype,3real,3mat,2lmesh,all*get,emax,elem,,num,maxemodif,emax,3,nmax! модифицируем элемент для того, чтобы добавить!пространственный узел для учета лучистого теплообменаet,3,0! установка 3 типа в нулевой элементnsel,s,loc,xd,all,az,0! задание граничных условий.376nsel,allesel,s,mat,,3bfe,all,js,,,,15e6! плотность тока в катушкеesel,allfinish/soluantyp,harmharfrq,150000physics,write,emag! запись файла электромагнитной средыfinish/prep7lsclear,all! очистка всех граничных условий и опцийet,1,55,,,1! осесимметричный тепловой элемент PLANE55et,2,0! нулевой тип элемента для катушки и воздухаet,3,151,,,1,1,1! радиационный элемент SURF151keyopt,3,9,1r,3,1,5.67e-8! угловой коэффициент, постоянная Стефана-Больцманаmptempmptemp,1,0,730,930,1000! температуры для теплопроводностиmpdata,kxx,2,1,60.64,29.5,28,28mptemp! температуры для энтальпииmptemp,1,0,27,127,327,527,727mptemp,7,765,765.001,927mpdata,enth,2,1,0,91609056,453285756,1.2748e9,2.2519e9,3.3396e9mpdata,enth,2,7,3.548547e9,3.548556e9,4.3520e9mp,emis,2,.68! степень чернотыfinish/soluantype,transtoffst,273tunif,100! начальная температура моделиd,nmax,temp,25! температура внешней средыcnvtol,heat,1! допуск сходимостиkbc,1! пошаговые нагрузкиtrnopt,fullautos,on! автоматический выбор временного шагаdeltim,1e-5,1e-6,delt,onoutres,basic,all! сохранить всю информацию по шагу нагруженияphysics,write,thermal! записать файл тепловой средыfinish*do,i,1,ftime/tinc! цикл решенияtime=time+tinc! приращение времениphysics,read,emag! считывание файла э/м среды/solu*if,i,eq,1,thentunif,100! начальная температура*elseldread,temp,last,,,,,rth! считать температуры из теплового анализа*endifsolve! решить гармонический анализfinishphysics,read,thermal! считать файл тепловой среды/assign,esav,therm,esav! переключить файлы для использования в тепловом!рестарте/assign,emat,therm,emat/solu*if,i,gt,1,thenantype,trans,rest! тепловой рестарт*endiftime,time! время в конце теплового анализаesel,s,mat,,2! выбрать брусокldread,hgen,,,,2,,rmg! задать энерговыделение, полученное из э/манализаesel,all377solvefinish/assign,esav/assign,emat*enddofinishsave/post26/shownsol,2,1,temp,,tempclnsol,3,2,temp,,tempsurfplvar,2,3prvar,2,3finish! привести файлы к исходному состоянию! конец цикла решения! сохранить базу данных! постобработчик!!!!сохранить температуры на центральной линии брусасохранить температуры по радиусу брусапостроить график зависимости тем-ры от временираспечатать температуры2.10.2.10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
