Диссертация (786377), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Функции пользователя (UDF) позволяют внедрять новыепользовательские модели и приспособить реализованные в продукте подцели конкретной задачи. Реализованные в ANSYS FLUENT интерактивныеоболочки препроцессора, решателя и постпроцессора позволяют, находясь водном приложении, выполнять остановку решателя, проверить результаты,изменять настройки, а затем продолжить вычисления.

Файлы модели ирезультатов могут быть открыты в модуле ANSYS CFD-Post длядальнейшего анализа с помощью широкого ассортимента удобныхинструментов, сравнения с результатами из других файлов.Внедрение ANSYS FLUENT в ANSYS Workbench обеспечиваетдвустороннюю связь программы с основными CAD-системами,предоставляет широкие возможности создания и редактированиягеометрической модели в ANSYS DesignModeler, а также разнообразныеинструменты построения сетки ANSYS Meshing. Интеграция существеннооблегчает передачу данных между программными приложениями (например,использование результатов расчета FLUENT в качестве нагрузки впоследующем расчете прочности).

Объединение этих преимуществ сширочайшим набором физических моделей и быстрым и точным решателемделает ANSYS FLUENT одним из ведущих программных пакетов повычислительной гидродинамике на сегодняшний день.44Рис. 1.8. Масштабируемость ANSYS FLUENT 12.0 близка к идеальной до1024 вычислительных узлов и составляет 78% от идеальной для 2048%.Данные предоставлены компанией SGI, получены на суперкомпьютере SGIAltix® ICE 8200EX использующем процессоры Intel Xeon® quad-core сInfiniband®Режимы работы программы ANSYSПрограмма допускает два режима работы: пакетный (Batch) иинтерактивный (Interactive).Пакетный режим - работа ANSYS-программы задается программойпользователя.

Первая строка в файле должна быть /batch, обозначающаяпакетный режим работы. Этот режим особенно эффективен при решениизадач, не требующих постоянной связи с компьютером.Интерактивный режим предполагает постоянное взаимодействие скомпьютером: запуск команды пользователем, выполнение ее программой;задание другой команды пользователем и выполнение ее программой и т.д.Если вы ошибетесь, можно исправить ошибку, повторно правильно набравкоманду. Данный режим позволяет использовать наиболее подходящиесвойства графического режима, построчной подсказки, системного меню играфического набора.Маршрут моделирования элементов МСТ в ANSYSМаршрут моделирования элементов МСТ с помощью программыANSYS состоит из трех этапов: препроцессорная подготовка (Preprocessing),45получение решения (Solving the equation) и постпроцессорная обработкарезультатов (Postprocessing).На стадии препроцессорной подготовки выполняется выбор типарасчета, построение модели и приложение нагрузок (включая граничныеусловия).

На данном этапе задаются необходимые для решения исходныеданные. Пользователь выбирает координатные системы и типы конечныхэлементов, указывает упругие постоянные и физико-механические свойстваматериала, строит твердотельную модель и сетку конечных элементов,выполняет необходимые действия с узлами и элементами сетки, задаетуравнения связи и ограничения.

Можно также использовать модульстатического учета для оценки ожидаемых размеров файлов и затратресурсов памяти.Этап приложения нагрузок и получения решения включает в себязадание вида анализа и его опций, нагрузок, шага решения и заканчиваетсязапускомнасчетконечно-элементнойзадачи.Программа ANSYS предусматривает два метода решения задач, связан¬ныхс расчетом конструкций (Structural problems): h-метод и р-метод. h-методможет применяться при любом типе расчетов (статический, динамический,тепловой и т.п.), а р-метод - только в линейном статическом анализе.

Крометого, h-метод требует более частой сетки, чем р-метод.На этапе постпроцессорной обработки пользователь может обратитьсяк результатам решения и интерпретировать их нужным образом.Результаты решения включают значения перемещений, температур,напряжений, деформаций, скоростей и тепловых потоков.Итогом работы программы на постпроцессорной стадииграфическое и (или) табличное представление результатов.являетсяПерспективы развития микроаналитических системМикроаналитические системы находятся в самом начале своегоразвития. И в настоящее время при их конструировании доминируют такиенаправления как миниатюризация и интеграция. Современнымиособенностями микроаналитических систем являются:46■ блочно-модульная унификация технологических и аналитическихподсистем, определяющая многообразие конструкций при минимизациизатрат;■ полифункциональность и гибкость, определяющая широту номенклатурыпродукции и многообразие решаемых классов задач в условиях различныхпотребителей (химия, биотехнология, медицина);■ интегрированность диагностических и технологических модулей впределах одной рабочей зоны, определяющая возможность локализацииразличных видов воздействий и позволяющая работать со сверхмалымиколичествами вещества при обеспечении высокой эффективности и скоростипроведения процессов;■ «интеллектуальность» микрооборудования, определяемая системойконтрольно-диагностических модулей нового поколения и гибкой связьюмежду аналитическими и технологическими модулями;■ экономичность, определяемая групповыми принципами производствамикроаналитических систем, их низкой материале и энергоемкостью;■ экологичность, определяемая возможностью работы со сверхмалымиколичествами веществ и простотой утилизации отходов.Организация интегрально-группового производства микроаналитическихсистем вносит революционные изменения в область медицинскойдиагностики, генетического анализа и микробиологического мониторинга засчет резкого сокращения стоимости и повышения скорости анализа,упрощения условий его проведения и автоматизации диагностическихпроцедур.Некоторые методы примененные в ANSYS CFDМетод Бубнова-Галеркина (на примере задачи об изгибе пластины)22 w   p D   0w*   Ci wi  x, y  ,wi – базисные функцииi47p22 w *  p D   r x, y  .Точное решение r  0 r x, y w j x, y   0 , j = 1…nПриближенное решение rminFp Ci  wi x, y w j x, y dxdy   Dw j x, y dxdy  0iFi, j  1,..., nF Ci kij  f j  0iK C  fK – матрица жесткости (stiffness matrix), C – вектор неизвестныхперемещений (DOF, degree of freedom), f – вектор нагрузок2  2wwC  w*    z 2   2   s  nДобавим в нагрузки силы инерции (принцип Даламбера)p 2 w *   w *   h r  x, y  w*   Ci t wi  x, y 2 Dt i22p 2 Ci  Ci t   wi   D  h t 2 wi   r x, y ii22Рассмотрим моменты времени t1, t2 … tk, ...

Обозначим Cik = Ci(tk)Заменим производные конечными разностями:48dCidtt tkCi ,k 1  Ci ,k 1d 2Cit k 1  t k 1dt 2Ci , k 1  2Ci, k  Ci, k 1tk 1  tk 2t t k r x, y w j x, y   0 , j = 1…nrminFp Ci  wi x, y w j x, y dxdy   Dw j x, y dxdy iF hiFCi , k 1  2Ci , k  Ci , k 1tk 1  tk 2 wi x, y w j x, y dxdy  0i, j  1...nFK1Ck 1  K 2Ck  K 3Ck 1  fМетоды явного и неявного интегрирования по времени (на примереуравнения 1-го порядка)Явное интегрирование (еxplicit method) – метод Эйлераdx f  x, t dtxk 1  xk f  xk , t txk 1  xk  f xk   txxk.xkxk +1tt k +1tkДостоинство – малое количество вычислений на шаге.49Недостаток – низкая точность при больших t (условно сходящийся метод)Модификация для повышения точностиxk 1  xk  xk12t k 1  t k Неявное интегрирование (implicit method) – метод прогноза и коррекцииdx f  x, t dtxk 1  xk  F t k , t k 1 , xk , xk 1 xxk +1xk.xk.xk +1tt k +1tkДостоинство – точностьНедостаток: xk+1 входит в обе части уравнения –итерации на каждом шаге повремени, большое количество вычисленийГЛАВА 2: АСИМПТОТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕЧЕНИЙ КУЭТТА –ТЭЙЛОРА ПРИ БОЛЬШИХ ЧИСЛАХ РЕЙНОЛЬДСАВ настоящей работе рассматриваются течения сжимаемого газа междувращающимися цилиндрами.

Анализ ограничен рассмотрением большихчисел Рейнольдса.50На практике могут реализовываться и течения с конечными числамиРейнольдса. Течение в таком случае описывается обычными уравнениямиНавье-Стокса нелинейными или линейными в зависимости отрассматриваемых задач (описания среднего течения или исследованииустойчивости). Понятно, что для решения таких задач единственнымспособом является использование численных методов, основанных наиспользовании конечных разностей или представлениями в виде разложенийв ряды.Ситуация с рассмотрением течений при больших числах Рейнольдсаприводит к появлению сингулярности в уравнениях Навь-Стокса, что требуетили введения адаптивных сеток или применения асимптотических методов,например таких как метод сращиваемых асимптотических разложений илидругих и создания с их использованием соответствующих моделей.

Такойпуть ранее был применен к анализу течений открытого типа - в пограничныхслоях на искривленной поверхности [109] в результате был выявлен целыйкласс решений, соответствующих различным длинам волн.Аналогичный анализ можно провести и для течений закрытого типа(между вращающимися концентрическими цилиндрами).

Аналогом толщиныпограничного слоя здесь выступает расстояние между стенками. Иерархиярежимов может быть построена для разных величин отношения длин волнвозмущений к величине зазора.При анализе течений с большими числами Рейнольдса возникаетвопрос о сосуществовании инерционного и вязкого течений. Под вязкимпонимается течение, описывающееся только диссипативной частьюуравнений Навье-Стокса. На самом деле даже без предположения оботсутствии инерционности только принимая, условие одномерности теченияможно получить описание с диссипативными членами (как в случаенесжимаемой жидкости [110-111].При преимущественном влиянии инерционных эффектов уравнения несодержат диссипативных членов вообще, поэтому обычной является схемарассмотрения задач, для которых (при любых числах Рейнольдса) наосновное течение, описывающееся диффузионными членами накладываетсявозмущение, описывающееся инерционными членами.

Характеристики

Список файлов диссертации