В документе была разработана компьютерная модель в пакете ANSYS для изучения теплообменных процессов в аппарате с естественной конвекцией. Проведена проверка модели, сопоставив результаты расчетов с экспериментальными данными, что подтвердило ее адекватность. Также подготовлены учебно-методические указания для студентов бакалавриата и магистратуры.

1. Студентка гр.Мт-420501
Гребнева Наталья Владимировна
Руководитель:
Лавров Владислав Васильевич

2. 1. Разработать компьютерную модель в пакете ANSYS для
изучения теплообменных процессов при движении
жидкости в теплообменном аппарате с естественной
конвекцией.
2. Проверить адекватность компьютерной модели путем
сопоставления расчетных значений в пакете ANSYS с
результатами экспериментальных исследований на
лабораторной установке.
3. Разработать учебно-методические указания
по проведению лабораторных и практических работ
студентов бакалавриата и магистратуры.
(©) Гребнева Н.В., 2016 2/14

3. Лабораторный стенд
для изучения
теплообменного
аппарата
с естественной
конвекцией
(©) Гребнева Н.В., 2016 3/14

4. 1 – циркуляционный насос подачи горячего теплоносителя, 2 – водонагреватель со ступенчатым
управлением нагревом, 3 – термопара на входе в теплообменник с естественной конвекцией Т1,
4 – счетчик расхода теплоносителя с импульсным выходом, 5 – заливочное устройство, 6 –
теплообменник с естественной конвекцией, 7 – термопара на выходе из теплообменника
естественной конвекции и на входе в теплообменник с вынужденной конвекцией T2, 8 –
теплообменник с вынужденной конвекцией, 9 – термопара на выходе из теплообменника с
вынужденной конвекцией Т3, 10 – сливной кран горячего теплоносителя.
(©) Гребнева Н.В., 2016 4/14

5. Этапы инженерного анализа
в CAE-системе ANSYS
1) Создание расчетной
модели (препроцессинг).
Создание геометрической
модели, задание материала
и его свойств,
генерирование конечно-
элементной сетки,
определение физических
условий моделирования.
Результат – модель,
подготовленная для
численного решения
2) Настройка решателя и
решение.
Задание настройки
решателя, параметов,
обеспечивающих
сходимость итерационного
процесса, и запуск решение
задачи.
Результат - численное
решение
3) Обработка результатов
(постпроцессинг).
Визуализация
распределения искомых
физических величин.
Результат - графики,
массивы значений и т.д.
(©) Гребнева Н.В., 2016 5/14

6. Графический интерфейс рабочей среды
моделирования WORKBENCH пакета ANSYS
(©) Гребнева Н.В., 2016 6/14

7. Построение
геометрии объекта
исследования
выполнено в пакете
ANSYS с помощью
встроенного модуля
Geometry Design
(©) Гребнева Н.В., 2016 7/14

8. Качество сеточной
модели влияет на
точность, сходимость и
скорость получения
решения.
В работе использована
трехмерная
тетраэдральная расчетная
сетка. Базовый размер
ячейки составил 5∙10-3 м.
(©) Гребнева Н.В., 2016 8/14

9.  Температура окружающей среды 25℃;
 Температура воды на входе в теплообменник 48 ℃;
 Атмосферное давление 101 325 Па;
 Массовый расход воды 0,01167 кг/с;
 Коэффициент теплопередачи 10,27 Вт/м2 ·℃.
(©) Гребнева Н.В., 2016 9/14

10. (©) Гребнева Н.В., 2016 10/14

11. Относительная
величина невязки
не превысила 0,2%
(©) Гребнева Н.В., 2016 11/14

12. (©) Гребнева Н.В., 2016 12/14

13. (©) Гребнева Н.В., 2016
1. Разработана компьютерная модель в пакете ANSYS для изучения
теплообменных процессов при движении жидкости в теплообменном
аппарате с естественной конвекцией.
2. Была выполнена проверка адекватности компьютерной модели путем
сопоставления расчетных значений в пакете ANSYS с результатами
экспериментальных исследований на лабораторной установке.
3. Подготовлен вариант учебно-методических указаний для проведения
практических и лабораторных работ студентов бакалавриата и
магистратуры.
13/14

14. 14/14