tut 4 - Sphere

ĆWICZENIE NR 5
METODY OBLICZENIOWEJ MECHANIKI PŁYNÓW
Ustalony trójwymiarowy przepływ nieściśliwy z oderwaniem
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem modelowania przepływów
nieściśliwych, ustalonych wokół geometrii trójwymiarowych, jak również obróbka
trójwymiarowych wyników graficznych.
Opis problemu:
Zadanie stanowi wyznaczenie opływu powietrza wokół skrzydła delta pod dużym
kątem natarcia (30°), wyposażonego w śmigło, umieszczone w szczelinie . Przepływ
odbywa się w zamkniętej przestrzeni tunelu aerodynamicznego i posiada
płaszczyznę symetrii (brak opływu bocznego). Przepływającym czynnikiem jest
powietrze o prędkości V=10m/s i ciśnieniu p=101325 Pa. Schemat obszaru
obliczeniowego pokazano na rys.1. Schemat warunków brzegowych pokazano na
rys. 3a oraz 3b.
Rys. 1. Wymiary obszaru obliczeniowego
Rys. 2. Model obliczeniowy w całości
Model geometryczny
Należy utworzyć następujące obiekty:
1. Punkty (A, B, C) w płaszczyźnie XY, połączenie ich liniami prostymi wy
stworzenie na ich podstawie powierzchni (opcja WIREFRAME)
L.p.
Współrzędna X
Współrzędna Y
1.
10
0
2.
10
30
3.
-40
0
Tab. 1. Współrzędne punktów skrzydła modelu
2. Okrąg w płaszczyźnie YZ o promieniu r=5, następnie przesunięty (opcja
TRANSLATE) o wektor [-10;0;0]
3. Prostokąt w płaszczyźnie XZ (centrowany) o wymiarach 1000x1000
4. Kula o promieniu r=50
5. Prostopadłościan o wymiarach: 600x300x200 (WIDTH (X) = 600, DEPTH (Y)
= 300, HEIGHT (Z) = 200) przesunięty o wektor [50;0;20)
Transformacje na obiektach:
1. Podzielić kulę za pomocą prostokąta XZ (opcja SPLIT) z zachowaniem
narzędzia tnącego (włączona opcja RETAIN)
2. Podzielić prostopadłościan prostokątem XZ (SPLIT) bez pozostawiania
narzędzia tnącego (prostokąta XZ)
3. Skasować wszystkie elementy typu objętości (VOLUME) znajdujące się po
ujemnej stronie osi Y
4. Odjąć pozostałą półkulę od pozostałego prostokąta z zachowaniem półkuli
(RETAIN)
5. Obrócić powierzchnię trójkątną oraz okrąg względem osi Y o kąt +30° (opcja
ROTATE)
6. Podzielić półkulę (SPLIT) za pomocą trójkąta i okręgu (dzielenie objętości za
pomocą powierzchni typu REAL, wyłączoną opcją RETAIN)
7. Połączyć wszystkie nadmiarowe powierzchnie (opcja CONNECT)
(nadmiarowa jest jedna czasza półkulista)
Zastosowane podziały siatki (równomierna siatka powierzchniowa):
1.) zewnętrzne ściany tunel oraz wlot i wylot, podział o wielkości size = 20
2.) połowa sfery, podział wielkości size = 5
3.) powierzchnia skrzydła oraz śmigła, podział size = 2
Przy wyborze kolejności siatkowania powierzchni należy wziąć pod uwagę ich
widoczność. Następnie stworzyć siatkę dla obu objętości, wielkość podziałów
generator ma dobrać na podstawie siatek powierzchniowych.
Warunki brzegowe:
OBLICZENIA PRZEPŁYWOWE W PROGRAMIE FLUENT
1. Siatka była utworzona w centymetrach
2. Ustawienia solvera przepływowego: rozprzężony, niejawny, trójwymiarowy (3D),
przepływ ustalony
3. Płyn nielepki
4. Warunki brzegowe
a. wlot prędkościowy (velocity inlet) V = 10 m/s, ciśnienie spiętrzenia (gauge
pressure) =101325 Pa
b. wentylator (fan) - skok ciśnienie (pressure jump) = 0 Pa (stały), symulacja dla
włączonego śmigła będzie w następnej części ćwiczenia.
5. Wykonać obliczenia do poziomu 1e-6 (residua).
Analiza wyników
1. Wykonać wykresy ciśnienia statycznego na górnej i dolnej powierzchni skrzydła
2.
Wykonać wykresy ciśnienia statycznego oraz pola wektorowego prędkości dla 8
płaszczyzn o stałych wartościach współrzędnej X. Płaszczyzny trzeba stworzyć
za pomocą polecenia SURFACE ► ISO-SURFACE
Położenie i nazwy nowych powierzchni
3. Wykonać wizualizację za pomocą linii prądu wypuszczonych z krawędzi natarcia
skrzydła, w tym celu należy za pomocą polecenia SURFACE ► LINE/RAKE
utworzyć nową linię.
4. Wykonać wykres ciśnienia na skrzydle wzdłuż cięciwy w płaszczyźnie symetrii
modelu (wynik zapisać do pliku w celu porównania z włączonym śmigłem).
Obliczenia z włączonym śmigłem
1. Włączyć wentylator (fan) - skok ciśnienie (pressure jump) = 200 Pa (stały)
Należy dokonać porównania wyników dla dwóch reżimów pracy skrzydła. Wartości
ciśnienia wzdłuż cięciwy wykonać dla obu przypadków na jednym wykresie.