1. Лекция №25 Основы гидродинамического анализа
в модуле ANSYS/FLOTRAN
Структура лекции:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Гидроаэродинамический анализ
Вычислительная гидроаэродинамика
Описание элемента FLUID141
Исходные данные
Краткое описание входных параметров элемента
FLUID141
Краткое описание выходных параметров элемента
FLUID 141
Этапы типового расчета параметров обтекания
установившимся вязким несжимаемым потоком
жидкости профиля постоянного сечения
Построение геометрической модели в плоской
постановке элементов тонкого слабоизогнутого
профиля крыла и области течения вязкой
несжимаемой жидкости
Задание механических свойств жидкости
Задание граничных условий
2. Гидроаэродинамический анализ
Наличие в программе ANSYS конечных
элементов для моделирования динамики
потоков газа и жидкости дают пользователю
возможность применять вычислительные
методы гидродинамики. В процессе расчета
определяются параметры потока, давления и
температуры жидкости или газа в пределах
данного устройства или установки. При этом
решаемые задачи могут быть стационарными
или нестационарными, а поток среды может
включать до шести не реагирующих между
собой компонент.
3. Вычислительная
гидроаэродинамика
Гидродинамический анализ используется для
определения параметров движения жидкой
среды, таких как перепад давления,
распределение скоростей, направление течения,
подъемная сила и лобовое сопротивление,
влияние нагрева и охлаждения. Расчетный
комплекс может быть применен для расчета
параметров потока, распределения давления и
температуры в однофазной, вязкой жидкости.
Жидкость может быть ньютоновской или
неньютоновской.
4. Описание элемента FLUID141
Элемент FLUID 141 можно использовать
для моделирования стационарных или
нестационарных тепловых систем, которые
включают в себя как жидкие, так и твердые
области. В жидкой области решаются
уравнения сохранения для потока вязкой
жидкости и энергии, тогда как в твердой
области решается только уравнение энергии.
Для элементов FLOTRAN CFD скорости
определяются в соответствии с законом
сохранения импульса, давление определяется
в соответствии с законом сохранения массы,
температура определяется в соответствии с
законом сохранения энергии.
5. Исходные данные
Выше на рисунке показана геометрия, расположение узлов и
система координат элемента FLUID 141. Элемент задается
тремя узлами (треугольник) или четырьмя узлами
(четырехугольник), и свойствами изотропного материала.
Координатная система выбирается в соответствии со
значением KEYOPT(3) и может быть прямоугольной,
осесимметричной или полярной.
Анализ взаимодействия жидкость - твердое тело задавайте
командами SF, SFA, SFE, или SFL, и поверхностным
граничным условием FSIN. Вы должны задать один и тот же
номер границы раздела жидкости и твердого тела
(контактирующих друг с другом), где имеет место передача
нагрузки, например, теплового потока). Более подробную
информацию по совместному анализу смотрите в
Sequentially Coupled Physics Analysis (последовательный
анализ сопряженных явлений) в Руководстве по
сопряженному анализу в ANSYS.
6. Краткое описание входных
параметров элемента FLUID141
Имя элемента:
FLUID141
Узлы:
I. J. К. L
Степени свободы:
VX, VY, VZ, PRES, TEMP, ENKE, ENDS.
Свойство материалов:
Для твердого тела: КХХ, KYY, С, DENS.
Жидкость: Плотность, вязкость,
теплопроводность, теплоемкость
(используйте команды FLDATA МРТЕМР и
MPDATA).
7. Краткое описание выходных
параметров элемента FLUID 141
Результат вычисления связанный с элементом
представляется программой в форме узловых параметров.
Дополнительные промежуточные свойства и производные
параметры дополняют степени свободы. Некоторые из
параметров не будут рассчитаны, если предварительно не
были активированы соответствующие опции. Сразу после
выбора опции, сохраняется соответствующий параметр
решения (параметры решения называют еще степенями
свободы решения, обозначаются как DOF параметры).
Например, если было рассчитано температурное поле и при
повторном запуске решения нет необходимости в решении
уравнения энергии, температуры все равно сохраняются.
11. Задание механических
свойств жидкости
В блоке 6 задаются параметры механических
свойств вязкой несжимаемой жидкости. В эти
параметры входят:
1. Плотность жидкости ρ (кг/м3).
2. Динамическая вязкость жидкости μ (кг/c•м).
3. Режим течения - ламинарный.
4. Параметры итерационного процесса
метода взвешенных невязок.
12. Задание граничных
условий
В блоке 7 задаются условия на границе
области течения. Эти условия следующие:
1. На входе в канал задается давление
P=100 Н/м2.
2. На выходе в канал задается давление
P=1 Н/м2.
3. На стенках канала и на контуре крыла
задается условие прилипания вязкой
жидкости Ux=Uy=0.
14. Контрольные вопросы
Что понимается под гидроаэродинамическим
анализом?
Какие виды гидродинамического анализа доступны
в модуле ANSYS/FLOTRAN?
Что понимается под ламинарным течением,
турбулентным течением?
Чем характеризуется несжимаемая жидкость?
Назовите основные входные параметры элемента
FLUID141.
Назовите основные выходные параметры элемента
FLUID141.
Какие этапы типового расчета параметров
обтекания установившимся вязким несжимаемым
потоком жидкости профиля постоянного сечения вы
знаете?
