tut 1 - Sphere

Transkrypt

tut 1 - Sphere

Metody Obliczeniowej Mechaniki Płynów
Ćwiczenie laboratoryjne nr 1
ĆWICZENIE NR 1
METODY OBLICZENIOWEJ MECHANIKI PŁYNÓW
Laminarny przepływ nieściśliwy
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem modelowania przepływów
nieściśliwych, laminarnych na prostych geometriach, jak również zapoznanie się z
najprostszymi sposobami przedstawiania wyników obliczeń i ich obróbki.
Opis problemu:
Zadanie stanowi wyznaczenie przepływu w rurze o skokowo zmiennej średnicy.
Przepływającym czynnikiem jest woda o lepkości i gęstości podanej na rys. 1.
Wymiary obszaru obliczeniowego podano na rys.2.
Rys. 1. Szkic zadania
Rys. 2. Wymiary obszaru obliczeniowego
Liczba Reynoldsa dla tego typu przepływów określana jest zależnością:
Re =
V ⋅D
ν
gdzie:
=
V ⋅D⋅ρ
µ
V – prędkość przepływu [m/s]
ν - lepkość kinematyczna [m2/s]
µ - lepkość dynamiczna [kg/m-s]
ρ - masa właściwa (gęstość) [kg/m3]
D – średnica rury [m]
Prawa zastrzeżone © Ł. Jeziorek
Ćwiczenia z zastosowaniem programu FLUENT
W bieżącym przypadku można wyznaczyć dwie liczby Re1 i Re2, odpowiadające
odpowiednio średnicom d1=10mm oraz d2=20mm (dla tej średnicy V2 = ¼ V1):
Re1=1000
Re2=5000
Obie liczby odpowiadają przepływowi laminarnemu
UTWORZENIE GEOMETRII MODELU OBLICZENIOWEGO
W PROGRAMIE GAMBIT
Uruchmonienie programu GAMBIT:
W katalogu, w którym został zainstalowany FLUENT (najczęściej jest to katalog
Fluent.Inc na dysku D ) wejść do katalogu ntbin/ntx86 a następnie uruchomić
program gambit.exe. Najpierw uruchomi się X-serwer Hummingbird Exceed, a
następnie GAMBIT.
W przypadku problemów z uruchomieniem GAMBITa należy skasować plik o
rozszerzeniu .lok. Plik ten służy do zablokowania dostępu przez innych użytkowników.
Domyślnie jest to plik default_id.lok, lub plik o nazwie ostatniej sesji i rozszerzeniu
.lok.
Rys. 3. Okno programu GAMBIT
W oknie GAMBITa umieszczono następujące elementy robocze:
Listwa poleceń (u góry po lewej) z opcjami (FILE, EDIT, SOLVER, HELP). Na pasku
programu wyświetlane są informacje o solverze (domyślnie: generic) oraz nazwa (ID)
sesji.
Panel OPERATION (u góry po prawej) z przyciskami (kolejno od lewej): tworzenia
geometrii, tworzenia siatek, definicji warunków brzegowych oraz narzędziami. Pod
panelem OPERATION znajdują się rozwinięcia danej opcji, kolejno: GEOMETRY,
MESH, ZONES, TOOLS.
Panel GLOBAL CONTROL (u dołu po prawej) z przyciskami ustawiania rzutni,
powiększeniami, ustawieniami świateł i opcjami wyświetlania, adjustacji obszaru
widzenia oraz przyciskami cofnij (undo) oraz potwórz (redo)
Okno TRANSCRIPT (u dołu po lewej), zawiera spis wszystkich wykonywanych
operacji oraz komunikaty programu o poprawności wykonania poszczególnych zadań
jak i informacje o modelu.
Okno COMMAND (u dołu po lewej pod oknem TRANSCRIPT). W okienku tym
można wydawać programowi polecenia z klawiatury.
Okno DESCRIPTION (u dołu w środku) zawiera opis poszczególnych elementów
programu GAMBIT, aby uzyskać informację o danym elemencie programu (np.
przycisku) należy na niego najechać myszką. odpowiedni opis pojawi sie
automatycznie.
Okno graficzne GRAPHIC WINDOW (w środku). W oknie tym pojawia się tworzona i
obrabiana geometria. Początkowo w okienku graficznym znajduje się tylko układ
współrzędnych.
Utworzenie nowej sesji
Z górnej listwy poleceń wybrać opcję FILE ►NEW
W okienku CREATE NEW SESSION wpisać identyfikator (ID) nowej sesji oraz jej
tytuł (TITLE). Ponieważ zawsze jest już uruchomiona jakaś sesja (np. domyślna),
dlatego też należy zdecydować, czy zachodzi potrzeba zachowania starej sesji
(opcja SAVE CURRENT SESSION). Potwierdzić przyciskiem CLOSE.
Tworzenie geometrii rury:
Z panelu OPERATION wybrać opcję GEOMETRY
powierzchni FACE
a następnie opcję tworzenia
. Pod spodem otworzy się odpowiedni panel roboczy FACE.
Wybrać tworzenie prymitywów CREATE FACE
. W okienku CREATE REAL
RECTANGULAR FACE wprowadzić długość (width) =25, wysokość (height) = 5. W
przycisku rozwijalnym DIRECTION zmienić opcję na tworzenie zgodne z dodatnimi
kierunkami osi X i Y (+X +Y) i potwierdzić przyciskiem APPLY.
Wszystkie przyciski posiadające znak trójkąta
(u dołu po lewej) są
przyciskami rozwijalnymi. Aby wywołać dodatkowe opcje należy najechać kursorem
myszy na dany przycisk i wcisnąć prawy przycisk myszy. Pojawi się menu rozwijalne z
dodatkowymi opcjami, np. przycisk CREATE FACE posiada opcje RECTANGLE,
CIRCLE oraz ELLIPSE.
Dopasować obszar widzenia do rozmiaru elementu przyciskiem FIT TO WINDOW
z panelu GLOBAL CONTROL. Można dokonać powiększenia żądanego obszaru
wciskając również przycisk CTRL i kreśląc okno powiększenia trzymając wciśnięty
lewy przycisk myszy.
Utworzyć następnie drugi prostokąt o wymiarach 50x10, centrowany (XY
CENTERED). Używając przycisku MOVE/COPY/ALIGN FACES
przesunąć ten
prostokąt o wartość x=50, y=5 (obiekty geometryczne wybiera się wciskając klawisz
SHIFT i klikając na nich lewym przyciskiem myszy, zaznaczony obiekt zmienia kolor
na czerwony). W oknie MOVE/COPY FACES zaznaczone powinny być następujące
pozycje: MOVE, OPERATION: > TRANSLATE, wartość przesunięcia wpisać w
ramkę współrzędnych GLOBAL. Potwierdzić przyciskiem APPLY, w razie błędnego
wprowadzenia danych użyć przycisku RESET, wówczas ustawienia okna zostaną
przywrócone do domyślnych.
Jeśli jakiekolwiek operacje wykonane zostały błędnie można użyć przycisku
UNDO (cofnięcie operacji) z panelu GLOBAL CONTROL
. Jest to przycisk
rozwijalny, dostępny jest także przycisk REDO (przywrócenie cofniętej operacji)
.
Na tym etapie model winien wyglądać następująco:
Rys. 4. Dwa prostokąty przed połączeniem
Połączyć oba prostokąty za pomocą opcji BOOLEAN OPERATIONS – UNITE
.
Wskazać oba prostokąty, upewnić się, że opcja RETAIN (pozostawienie części
składowych) jest wyłączona (kolor szary) w przeciwnym wypadku Gambit stworzy
połączenie obu prostokątów i pozostawi części składowe. Potwierdzić przyciskiem
APPLY.
Rys. 5. Prostokąty po połączeniu
Elementy zostały połączone, dlatego też znikła ich wcześniejsza granica. Model
geometryczny jest gotowy. Można przejść do generowania siatki obliczeniowej.
Tworzenie siatki obliczeniowej:
Z panelu OPERATION wybrać opcję MESH
EDGE
a następnie opcję siatkowania linii
. Pod spodem otworzy się odpowiedni panel MESH EDGES.
Zaznaczyć na rysunku wszystkie linie poziome (3). W ramce SPACING ustawić
wartość INTERVAL SIZE (długość podziału) na 2.5 i potwierdzić przyciskiem APPLY.
Rys. 6. Równomierny podział na liniach poziomych
Następnie wskazać środkową i prawą linię pionową i podzielić je równomiernie z
wielkością podziału 0.5.
Na koniec należy wskazać pozostałą, lewą linię pionową i zadać 10 podziałów. W
tym celu należy zmienić przycisk rozwijalny INTERVAL SIZE (wielkość podziału) na
INTERVAL COUNT (liczba podziałów). W okienku RATIO (zagęszczenie) wpisać
wartość 0.8, tak, aby podziały zagęszczały się przy ściance rury. Jeśli Gambit
zagęścił odwrotnie, należy wcisnąć przycisk INVERT). Zagęszczenie powinno być
jednostronne SUCCESSIVE RATIO.
Rys. 7. Zagęszczenie siatki przy lewym brzegu
Aby stworzyć siatkę powierzchniową należy wybrać opcję FACE
, następnie
wybrać opcję MESH FACES
. Wskazać połączone prostokąty. Sprawdzić, czy w
okienku MESH FACES ustawione są elementy typu QUAD (czworokątne), a typ
tworzenia siatki SUBMAP. Potwierdzić wciskając APPLY.
Rys. 8. Utworzona siatka powierzchniowa
Na typ etapie zakończona została dyskretyzacja obszaru na objętości skończone.
Tworzenie modelu przepływowego:
Z górnej listwy wybrać: SOLVER ► FLUENT 5/6. Typ solvera na pasku programu
powinien zmienić się z generic na fluent 5/6.
Z panelu OPERATION wybrać opcję ZONES
a następnie opcję zadawania
warunków brzegowych SPECIFY BOUNDARY TYPES
panel SPECIFY BOUNDARY TYPES.
. Pod spodem otworzy się
Zmienić rodzaj elementów ENTITY, na których zadawane będą warunki brzegowe z
powierzchni FACES na krawędzie EDGES.
Wskazać dolną, poziomą linię na modelu (z wciśniętym SHIFTem), nazwa krawędzi
pojawi się w tabelce dolnej w kolumnie LABEL, typ warunku brzegowego TYPE
ustawić jako oś AXIS (należy zmienić z wartości WALL). Wpisać nazwę NAME jako
„os_symetrii” (bez polskich liter i koniecznie z podkreślnikiem). Potwierdzić wciskając
APPLY. W tym momencie w górnej tabelce pojawi się nazwa utworzonego warunku
brzegowego (os symetrii) oraz jego typ (AXIS).
Wskazać dwie pozostałe linie poziome oraz tą linię pionową, która znajduje się
między nimi. Ustawić typ warunku brzegowego na ścianę WALL i wpisać nazwę
„sciana_rury”
Wskazać lewą, pionową linię, zadać warunek typu wlotu VELOCITY INLET oraz
nazwę „wlot_do_rury”.
Na koniec wskazać pozostałą, prawą pionową linię, zadać warunek typu wypływ
OUTFLOW oraz nazwę „wypływ_z_rury”.
Ostatecznie warunki brzegowe powinny wyglądać następująco:
Należy uważać, aby podczas definiowania warunków brzegowych poprawnie
wybrać odpowiednie obiekty geometryczne, ustawiwszy wcześniej poprawny ich typ.
Dla przypadków dwuwymiarowych (płaskich oraz osiowosymetrycznych) warunki
brzegowe należy zadawać na krawędziach (edges), a obszar przepływu na
powierzchniach (faces), natomiast w przypadku przepływów trójwymiarowych,
warunki brzegowe zadawane są na powierzchniach (faces) a obszar przepływu na
objętościach (volumes). Poprawność definicji tych elementów ma podstawowe
znaczenie podczas eksportu modeli trójwymiarowych i dwuwymiarowych.
Wszelkich zmian dokonuje się wybierając odpowiedni typ akcji:
Dopuszczalnymi opcjami jest tworzenie war. brzeg. ADD, modyfikacja MODIFY oraz
kasowanie pojedynczego warunku DELETE lub wszystkich DELETE ALL. Wszelkie
zmiany dokonujemy w tabelce znajdującej się u dołu okienka SPECIFY BOUNDARY
TYPES. Górne okienko stanowi spis wszystkich warunków brzegowych, utworzonych
dotychczas przez użytkownika.
Wybrać opcję SPECIFY CONTINUUM TYPES
. otworzy się okienko podobne jak
w przypadku warunków brzegowych. Należy zmienić typ geometrii z objętości
VOLUMES na powierzchnie FACES. W okienku graficznym wskazać powierzchnię
przekroju rury (face.1).Typ ośrodka TYPE, pozostawić jako płyn FLUID. Wpisać
nazwę „woda” i potwierdzić APPLY a następnie CLOSE.
Wyeksportowanie dwuwymiarowego modelu obliczeniowego do pliku .msh:
Z górnej listwy poleceń wybrać:
FILE ► EXPORT ► MESH ....
Wpisać nazwę pliku (np. rura.msh), zaznaczyć opcję EXPORT 2D MESH a następnie
potwierdzić ACCEPT. W okienku TRANSCRIPTION sprawdzić, czy pojawił się
komunikat: „Mesh was successfully written to rura.msh”. Zamknąć Gambita.
Uruchomienie Programu Fluent
W katalogu, w którym jest zainstalowany Fluent wejść do katalogu:
następnie uruchomić program: fluent.exe
ntbin/ntx86
Program zapyta o wersję, w jakiej ma się uruchomić. Dostępne są następujące opcje:
2d
- wersja dwuwymiarowa, obliczenia w zwykłej precyzji
2ddp - wersja dwuwymiarowa, obliczenia w podwójnej precyzji
3d
- wersja trójwymiarowa, obliczenia w zwykłej precyzji
3ddp - wersja trójwymiarowa, obliczenia w podwójnej precyzji
Wybrać opcję 2ddp a następnie RUN
W tym momencie uruchomi się Fluent. Użytkownik może wydawać komendy w
dwojaki sposób:
- wpisując komendy z klawiatury
- klikając lewym przyciskiem myszy na górnej listwie rozkazów
Listwa rozkazów zawiera następujące opcje:
Opcja
Opis
File
Operacje wczytywania i zapisu siatek i wyników, eksportu plików
graficznych, importu plików z innych pakietów, wyjście z programu
itp.
Operacje na siatkach obliczeniowych: sprawdzanie, skalowanie,
przekształcanie itp.
Ustawienia modelu obliczeniowego: typu przepływu, warunków
brzegowych i operacyjnych, definiowanie funkcji, jednostek
wielkości fizycznych, interface'ów siatek obliczeniowych itp.
Ustawienia solvera – typy i rzędy schematów, wartości
współczynników podrelaksacji, wartości liczby CFL i innych,
określanie przybliżenia początkowego i jego modyfikacja,
monitorowanie zbieżności żądanych wielkości, ustawienia
zbieżności, iterowanie, itp.
Operacje adaptacji siatek obliczeniowych
Operacje tworzenia i modyfikacji tworów geometrycznych
używanych na etapie postprocessingu, ekstrakcje izolinii i
izopowierzchni itp.
Graficzne przedstawianie wyników: izolinii, wektorów, linii prądu,
ustawianie opcji widoków, świateł, map barwnych, ustawienia
klawiszy myszki itp.
Tworzenie wykresów i ich obróbka.
Wyznaczanie wartości strumieni masy, sił i momentów działających
na wybrane powierzchnie, wyznaczanie całek powierzchniowych,
ustawienia parametrów odniesienia itp.
Ustawienia obliczeń równoległych
Pomoc użytkownika, dokumentacja, informacje o wersji programu
Grid
Define
Solve
Adapt
Surface
Display
Plot
Report
Parallel
Help
Wczytanie geometrii obliczeniowej:
FILE ► READ ► CASE
Następnie należy w okienku SELECT FILE wybrać lokalizację i nazwę pliku z siatką
.msh potwierdzając OK.
Fluent wczyta plik z siatką .msh i wypisze odpowiedni raport (warto go przeczytać)
Sprawdzenie własności geometrycznych siatki i jej poprawności:
GRID ► CHECK
Wyświetlony zostanie raport o parametrach siatki obliczeniowej. Należy odnaleźć
pozycję najmniejszej objętości komórki obliczeniowej (minimum volume) i upewnić
się, czy jest ona dodatnia.
GRID ► INFO ► SIZE
Na ekranie pojawi się rozmiar siatki obliczeniowej
Przeskalowanie siatki:
GRID ► SCALE
Ponieważ siatka była utworzona w Gambicie w milimetrach, dlatego też wymaga ona
przeskalowania. W okienku SCALE GRID w ramce UNITS CONVERSION wybrać
menu rozwijalne GRID WAS CREATED IN i wybrać milimetry, następnie potwierdzić
przyciskiem SCALE. Teraz siatka zostanie przeskalowana. W ramce SCALE
FACTORS pojawią się odpowiednie czynniki skali, natomiast w ramce DOMAIN
EXTENTS pojawią się najmniejsze i największe wartości współrzędnych x i y
wyrażone w metrach. Znając rozmiar siatki obliczeniowej, tj: długość 0,075m oraz
średnicę 0,01 m należy upewnić się, czy siatka została przeskalowana poprawnie.
Wyjść naciskając przycisk CLOSE.
Kilkukrotne naciśnięcie przycisku SCALE spowoduje kilkukrotne
przeskalowanie modelu. Należy więc zawsze sprawdzić rozmiar modelu w
ramce DOMAIN EXTENTS.
Wyświetlenie siatki
DISPLAY ► GRID
W okienku GRID DISPLAY należy:
w ramce OPTIONS wybrać EDGES, w ramce SURFACES zaznaczyć następujące,
wcześniej nazwane (w GAMBICIE) warunki brzegowe: os_symetrii, wlot_do_rury,
wyplyw_z_rury, sciana_rury. Wcisnąć przycisk DISPLAY. Wynik należy obejrzeć w
okienku graficznym, które się otworzy na pasku zadań:
Okienko GRID DISPLAY służy nie tylko do wizualizacji siatki obliczeniowej, lecz
stanowi również dobre narzędzie do sprawdzania poprawności zadania warunków
brzegowych. Chcąc sprawdzić, jakie elementy przypisane są dla danego warunku
brzegowego (nazwy dla niego zdefiniowanej), wystarczy wybrać tę nazwę w ramce
SURFACES i nacisnąć DISPLAY. Wybrana geometria pojawi się w okienku
graficznym. W prawym, górnym rogu ramki SURFACES znajdują się ponadto dwa
przyciski:
, pierwszy z nich służy do zaznaczania wszystkich nazw brzegów, drugi
kasuje zaznaczenie wszystkich nazw. Jeśli zawartość okienka graficznego nie
odpowiada modelowi, który chcemy zrealizować, to być może model został błędnie
wykonany w GAMBICIE, lub zaznaczone zostały niepoprawne pozycję w ramce
SURFACES. Zawsze należy kontrolować zawartość tej ramki.
Zdefiniowanie własności ośrodka:
DEFINE ► MATERIALS
W okienku MATERIALS nacisnąć przycisk DATABASE...
W okienku DATABASE MATERIALS w ramce FLUID MATERIALS wybrać
wodę ( water-liquid (<h2o<l>) ). W ramce PROPERITIES zostaną podane
własności tego ośrodka. Wybrać materiał naciskając przycisk COPY i wyjść z
okienka przyciskiem CLOSE
W okienku MATERIALS pojawiły się własności wody. Zmienić lepkość (viscosity) na
0.01 kg/ms. Potwierdzić naciskając CLOSE.
Ustawienia solvera przepływowego:
DEFINE ► MODELS ► SOLVER
W okienku SOLVER w ramce SOLVER wybrać solver rozprzęgnięty (segregated), w
ramce SPACE wybrać przepływ osiowosymetryczny (axisymmetric). Resztę ustawień
pozostawić bez zmian. Wyjść z okienka naciskając przycisk OK.
Ustawienia modelu lepkości:
DEFINE ► MODELS ► VISCOUS
W okienku VISCOUS MODELS pozostawić model laminarny (laminar). Potwierdzić
OK.
Określenie warunków analizy:
DEFINE ► OPERATING CONDITIONS
W okienku OPERATING CONDITIONS ustawić wartość ciśnienia odniesienia
(operating pressure) na 0 Pa i potwierdzić OK.
Określenie warunków brzegowych:
DEFINE ► BOUNDARY CONDITIONS
W okienku BOUNDARY CONDITIONS w ramce ZONE podawana jest nazwa
powierzchni brzegowej (lub nazwa domyślna, jeśli powierzchnie nie były nazywane w
GAMBICIE). Na górze listy znajduje się pozycja DEFAULT-INTERIOR. Są to
wszystkie ściany wewnętrzne modelu. Domyślnie mają ustawiony typ ścian
wewnętrznych (interior). Zaznaczając dowolną nazwę w ramce ZONE, pojawia się
odpowiadający jej typ warunku brzegowego w ramce TYPE. Należy w ramce ZONE
wskazać nazwę wlot_do_rury. W ramce TYPE powinien pojawić się zaznaczony typ
wlotu prędkościowego (velocity-inlet). Należy nacisnąc przycisk SET... , pojawi się
okienko warunku VELOCITY INLET. W okienku tym należy zadać następującą
wartość prędkości (velocity magnitude) = 0.1 m/s (użyć kropki dziesiętnej). Wyjść z
okienka wciskając OK.
Zaznaczyć na liście obszar obliczeniowy o nazwie "woda", wcisnąć przycisk SET.
Zmienić ośrodek na wodę MATERIAL NAME → WATER-LIQUID. Potwierdzić OK.
Zamknąć okno BOUNDARY CONDITIONS przyciskiem CLOSE, gdyż pozostałe
warunki brzegowe (WALL, AXIS, OUTFLOW) nie wymagają podawania żadnych
dodatkowych danych.
Ustawienie parametrów numerycznych solvera:
SOLVE ► CONTROLS ► SOLUTION...
W ramce DISCRETIZATION podano aktualnie używane schematy dyskretyzacji
równań oraz schemat sprzężenia prędkość-ciśnienie.
W ramce UNDER-RELAXATION FACTORS wpisane są wartości współczynników
podrelaksacji. Pozostawić wartości domyślne. Potwierdzić OK.
Ustalenie przybliżenia początkowego:
SOLVE ► INITIALIZE ► INITIALIZE...
W oknie SOLUTION INITIALIZATION w menu rozwijalnym COMPUTE FROM
wybrać nazwę warunku brzegowego "wlot_do_rury". W ramce INITIAL VALUES
pojawią się wartości zadeklarowane dla tego typu warunku brzegowego. Można też
wpisać je z klawiatury. Wybór należy potwierdzić przyciskiem INIT a dopiero
następnie wyjść przyciskiem CLOSE.
W tym przypadku obliczenia numeryczne polegają na wybraniu i wpisaniu w
objętości skończone (komórki) prawie dowolnego przybliżenia początkowego
(rozwiązania), a następnie poddaniu go iteracyjnej procedurze obliczeniowej
(uzwględniającej równania przepływu oraz warunki brzegowe), która wylicza nowe,
lepsze rozwiązanie. Proces iteracyjny kontynuuje się aż do osiągnięcia zbieżności
wyników.
Jeśli w oknie SOLUTION INITIALIZATION przyciski INIT (inicjalizujący) zostanie
wciśnięty w momencie, gdy w objętościach skończonych już znajduje się jakiekolwiek
rozwiązanie (tzn. dokonano już bądź to inicjalizacji rozwiązaniam badź prowadzono już
jakiekolwiek obliczenia w sesji, wówczas pojawi się następujący komunikat,
ostrzegający, iż inicjalizacja skasuje dotychczasowe wartości w komórkach
obliczeniowych:
Ustawienie poziomu zbieżności oraz wyświetlenie rezydułów:
SOLVE ► MONITORS ► RESIDUAL...
W oknie RESIDUALS MONITORS należy w ramce OPTIONS zaznaczyć
wyświetlanie przebiegu rezydułów PLOT.
Następnie w dolnej ramce CHECK CONVERGENCE należy zwiększyć kryterium
zbieżności, np. dla x-prędkości (x-velocity) do poziomu 1e-10 (domyślne wartości
wynoszą 0,001). Potwierdzić i wyjść przyciskiem OK.
Rozpoczęcie obliczeń:
SOLVE ► ITERATE...
W okienku ITERATE zadać liczbę iteracji na 1000 (NUMBER OF ITERATIONS).
Potwierdzić przyciskiem ITERATE.
W przypadku, gdy rozwiązanie nie ostało zainicjalizowane (rozkazem
INITIALIZE), opcja rozpoczęcia obliczeń ITERATE nie będzie aktywna.
W trakcie obliczeń w oknie Fluenta wypisywane zostaną poziom zbieżności,
natomiast w oknie graficznym przedstawiona zostanie historia zbieżności względem
liczby iteracji:
Rys. 9. Histogram zbieżności wyników
Obliczenia przerywane są w jednym z dwóch przypadków:
1.) osiągnięta została zadana liczba iteracji (np. w powyższym przykładzie).
2.) nastąpiła zbieżność na żądanym poziomie. Wówczas w oknie Fluenta pojawi się
komunikat o osiągnięciu zbieżności (solution is converged)
OBRÓBKA WYNIKÓW (POSTPROCESSING)
Ustawianie opcji klawiszy myszki:
DISPLAY ► MOUSE BUTTONS...
Okno MOUSE BUTTONS służy do przypisywania klawiszom myszy poszczególnych
akcji. Należy ustawić dla lewego klawisza LEFT akcję obracania obrazu MOUSEROTATE, natomiast dla prawego RIGHT akcję powiększania obrazu MOUSEZOOM. Potwierdzić klawiszem OK.
Wyświetlanie map konturowych:
DISPLAY ► CONTOURS...
W oknie CONTOURS w menu rozwijalnym CONTOURS OF wybrać ciśnienie
(pressure), a w menu poniżej ciśnienie statyczne (static pressure). W ramce
OPTIONS zaznaczyć wypełnianie konturów FILLED. Wyświetlić mapę konturową
przyciskiem DISPLAY:
Rys. 10. Mapa konturowa ciśnienia statycznego
Mapa modułu prędkości (velocity magnitude) ma wygląd następujący:
Rys. 11. Mapa konturowa wartości bezwzględnej prędkości
Za pomocą okna CONTOURS można tworzyć mapy konturowe dowolnych wielkości,
np:
- ciśnienia (pressure)
- statycznego (static) pstat
- dynamicznego (dynamic) pdyn = ρv2
- absolutnego (absolute) pabs = poper + pdyn
- całkowitego (total) ptot = poper + pdyn + pstat
- współczynnika ciśnienia (pressure coefficient)
- gęstość (density)
- prędkość (velocity)
- modul prędkości (velocity magnitude)
- prędkość osiowa (axial velocity)
- prędkość promieniowa (radial velocity)
- kąt prędkości (velocity angle)
- rezyduły (residuals)
- pochodne (derivatives)
- moduł wirowości (vorticity magnitude)
- prędkość siatki (grid velocity)
- rezuduł ciśnienia (pressure residual)
- krok (pseudo)czasowy (time step)
- poprawka ciśnienia (pressure correction)
- wielkość deformacji (strain rate)
- poch. pr. osiowej po x (dAxial velocity/dx)
- poch. pr. prom. po y (dRadial velocity/dy)
i wiele innych wielkości.
Wyświetlanie map wektorowych:
DISPLAY ► VECTORS...
W oknie VECTORS należy wybrać z menu rozwijanego COLOR BY wielkości,
którymi wektory prędkości mają być pokolorowane (np. jeśli potrzeba stworzyć mapę
wektorów prędkości pokolorowanych za pomocą wartości ciśnienia statycznego
należy wybrać PRESSURE oraz STATIC PRESSURE).
Rys. 12. Mapa wektorowa prędkości pokolorowana modułem prędkości
Wyświetlanie linii prądu:
DISPLAY ► PATH LINES...
W oknie PATH LINES wybrać wykreślenie linni prądu wychodzących z wylotu: w
panelu RELEASE FORM SURFACES wybrać "wlot_do_rury". Wykreślić linie prądu
przyciskiem DISPLAY.
Rys. 13. Linie prądu wychodzące z wlotu do rury
W celu zobrazowania wiru, który powstał na uskoku rury, należy zaznaczyć również
brzeg o nazwie "sciana_rury). Linie prądu nie mogą wchodzić w obręb ciała stałego,
chyba, że na brzegu prędkość będzie zerowa (np. linia prądu wychodząca z punktu
spiętrzenia na profilu). Wykreślając linie prądu wychodzące z wlotu oraz
powiększając obraz prawym przyciskiem myszy otrzymuje się wynik:
Rys. 14. Wir powstały na uskoku.
Wyznaczenie strumienia masy przepływającego przez rurę:
REPORT ► FLUXES...
W oknie FLUX REPORTS w panelu BOUNDARIES zaznaczyć brzeg "wlot_do_rury"
oraz "wyplyw_z_rury". Następnie wcisnąć COMPUTE. W oknie Fluenta oraz w oknie
FLUX REPORTS pojawi się wartość strumienia masy, przepływającego przez te
powierzchnie oraz ich suma( w kg/s). W przypadku ustalonym całkowity blilans masy
musi wynosić zero.
Podobnie można sprawdzić, że strumień masy przez ścianę rury wynosi zero.
Wyznaczenie strumienia masy przepływającego przez rurę:
REPORT ► FORCES...
W oknie FORCE REPORTS w ramce OPTIONS pozostawić siłę FORCE oraz w
ramce orientacja siły FORCE VECTOR pozostawić x=1 y=0. Wyświetlić wynik
przyciskiem PRINT.
Siły i momenty działąjące na brzeg można wyznaczać tylko dla elementów
brzegu, dla których typ warunku brzegowego ustawiono na ścianę (wall).
W przypadkach, gdy główny ciężar analizy przepływu spada na poprawne wyznaczenie
sił i momentów działąjących na poszczególne elementy brzegu (np. profil z klapą i
slotem) warto deklarować w Gambicie osobne nazwy warunków brzegowych typu
WALL dla slota, profilu i klapy. Umożliwia to później wyznaczenie sił działających na
poszczególne elementy brzegu, a nie sumę sił działającą na wszystkie elementy
brzegu typu ściana.
Współrzędne wektora kierunku siły i momentu muszą być znormalizowane, tzn suma
ich kwadratów musi dawać jeden, w przeciwnym razie wynik należy podzielić przez
moduł podanego wektora.
Zakończenie pracy z Fluentem:
Należy zapisać model obliczeniowy wraz z wynikami pod wybraną nazwą:
FILE ► WRITE ► CASE & DATA...
Następnie wyjść z Fluenta:
FILE ► EXIT
Jeśli wyniki nie zostały zapisane, Fluent przypomni o tym komunikatem:
Aby wyjść z Fluenta bez zapisania wyników należy wcisnąć OK.

tut 1 - Sphere

Transkrypt

Podobne dokumenty

Praca w systemie „WET SYSTEMS”

tut 2 - Sphere

8. Klonowanie bitmap. Efekt tween.

Rowerem przez powiat po raz trzeci

Fiszdon Władysław