tut 2 - Sphere

Transkrypt

tut 2 - Sphere

Metody Obliczeniowej Mechaniki Płynów
Ćwiczenie Laboratoryjne nr 2
ĆWICZENIE NR 2
METODY OBLICZENIOWEJ MECHANIKI PŁYNÓW
Nielepki przepływ ściśliwy
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem modelowania przepływów
ściśliwych, nielepkich zachodzących dla dużych liczb Macha, jak również zapoznanie
się z podstawowymii sposobami adaptacji siatki obliczeniowej w celu zwiększenia
rozdzielczości wyników oraz zapoznanie się ze sposobami zapisu wyników obliczeń
na dysku.
Opis problemu:
Zadanie stanowi wyznaczenie przepływu wokół typowego pocisku karabinowego
7,62x39 dla prędkości wylotowej 720 m/s, co odpowiada liczbie Macha Ma=2,2 w
powietrzu o temperaturze T=300K. Szkic zadania i parametry ośrodka podano na
rys. 1. Współrzędne punktów obszaru obliczeniowego oraz kierunki zagęszczenia
siatki pokazano na rys.2. i w poniższej tabeli:
Rys. 1. Szkic zadania
Rys. 2. Punkty kontrolne obszaru obliczeniowego
Prawa zastrzeżone © Ł. Jeziorek
Ćwiczenia z zastosowaniem programu FLUENT
Nr
Współrzędna X
Współrzędna Y
1
-200
200
2
-200
0
3
0
0
4
20
3,5
5
29
3,81
6
39
3,81
7
39
0
8
500
0
9
500
200
Liczba Macha jest określana zależnością:
Ma =
V
=
a
V
k⋅
p
=
V
k ⋅ R ⋅T
ρ
gdzie:
v – prędkość przepływu [m/s]
a - prędkość dźwięku [m/s]
k – wykładnik adiabaty =cp/cv = 1,4 [-]
ρ - masa właściwa (gęstość) [kg/m3]
p – ciśnienie statyczne [N/m2]
T – temperatura bezwzględna [K]
R – stała gazowa = 287 [J/(kg-K)]
Dla temperatury T=300 K, ciśnienia p=101325,5 Pa i prędkości v=720 m/s liczba
Macha wynosi Ma = 2,2 co oznacza, że przepływ jest naddźwiękowy (transsoniczny).
UTWORZENIE GEOMETRII MODELU OBLICZENIOWEGO
W PROGRAMIE GAMBIT
Uruchomić Gambita, rozpocząć nową sesję o nazwie pocisk.
Kasowanie elementów niepożądanych - w każdej zakładce dotyczącej
tworzenia geometrii (punktów
, linii
, powierzchnii
lub objętości ,
istnieje zawsze przycisk kasowania
. Otwiera on okno menedżera
kasowania, gdzie nie tylko można wskazać na obiekty do skasowania ale
można również ustalić, czy elementy niższych rzędów (np. punkty należące do
kasowanej linii) również mają zostać skasowane. Należy wóvczas zaznaczyć
opcję LOWER GEOMETRY. Kliknięcie na żółtym polu tekstowym powoduje
pokazanie się listy elementów istnijących oraz elementów przeznaczonych do
usunięcia. Listę tą często stosuje się również w celu sprawdzenia zawartości
modelu geometrycznego).
Z panelu OPERATION
wybrać opcję GEOMETRY
a następnie opcję
tworzenia punktów VERTEX
. W oknie CREATE REAL VERTEX stworzyć
kolejno 9 punktów, poprzez wpisanie ich współrzędnych i potwierdzeniem
przyciskiem APPLY.
Aby móc obejrzeć nowoutworzone punkty, należy wcisnąć przycisk FIT TO WINDOW
z panelu GLOBAL CONTROL. Można również zmieniać obszar widzenia
poprzez wciśnięcie prawego przycisku myszy i poruszanie myszy w górę lub w dół.
Zmiana środka powiększania może być zmieniona ze środkowego
wybrany (poprzez postawienie w nim kursora myszy)
PIVOT
na dowolnie
dzięki opcji SELECT
Rys. 3. Punkty tworzące obszar obliczeniowy
Z panelu OPERATION GOMETRY wybrać przycisk tworzenia krawędzi EDGE
Wybrać opcję CREATE EDGE, jest to przycisk rozwijalny, domyślnie czynna jest
opcja STRAIGHT (tworzenie odcinków)
. Połączyć odcinkami następujące
punkty: 1 z 2, 2 z 3, 5 z 6, 6 z 7, 7 z 8, 8 z 9, 9 z 1. Zmienić przycisk CREATE EDGE
ze STRAIGHT
na ARC (łuk)
metodę tworzenia łuku na trójpunktową
(użyć prawego przycisku myszy). Zmienić
. Połączyć łukiem punkty 3, 4 i 5.
Rys. 4. Krawędzie łączące punkty
Domyślnie w programie Gambit, utworzone punkty (vertex) mają kolor biały,
krawędzie (edge) – żółty, powierzchnie (face) – jasnoniebieski, a objętości (volume) –
pomarańczowy.
Należy teraz utworzyć powierzchnię w oparciu o stworzone krawędzie. Gambit
dopuszcza tworzenie powierzchni w oparciu o krawędzie ograniczające tworzoną
powierzchnię, ale spełnione muszą być dwa warunki: krawędzie muszą tworzyć
łańcuch zamknięty oraz nie mogą się ze sobą przecinać (muszą być połączone tylko
wspólnymi końcami). Wdanym modelu taka sytuacja występuje, należy więc w
panelu OPERATION wybrać tworzenie geometrii GEOMETRY, następnie wybrać
przycisk tworzenia powierzchni FACE
, następnie wybrać tworzenie powierzchni
(pierwszy z lewej u góry w panelu GEOMETRY – jest
z krawędzi WIREFRAME
to przycisk rozwijalny i dostępnie są również inne opcje). W okienku CREATE FACE
FROM WIREFRAME należy nacisnąć lewym przyciskiem myszy przycisk rozwijania
znajdujący się z prawej strony pola tekstowego krawędzi EDGES. Pojawi się okno
wybierania krawędzi LIST EDGES (MULTIPLE). Okienko to służy do zaznaczania
obiektów geometrycznych (tutaj są nimi krawędzie). Głównymi składnikami tego okna
są dwie listy krawędzi, po lewej krawędzie dostępne AVAILABLE, po prawej
wskazane PICKED. Domyślnie nazwy wszystkich istniejących krawędzi znajdują się
po lewej, prawa lista jest pusta. Za pomocą przycisków umiejscowionych pomiędzy
obiema listami
można przemieszczać krawędzie z jednej listy do
drugiej. Należy przenieść do listy krawędzi zaznaczonych PICKED nazwy wszystkich
krawędzi (przycisk All->).Wszystkie krawędzie powinny znaleźć się po prawej stronie,
a wszystkie krawędzie powinny zmienić kolor na różowy. Potwierdzić przyciskiem
CLOSE. Następnie w okienku
CREATE FACE FROM WIREFRAME należy
potwierdzić utworzenie powierzchni przyciskiem APPLY, następnie wyjść CLOSE.
Krawędzie nowoutworzonej powierzchni powinny zmienić kolor na jasnoniebieski.
Krawędzie można też zaznaczyć przez naciśnięcie na nich lewym przyciskiem myszy
(lub wciśnięciem LPM oraz zaznaczenie większej liczby linii przez przeciągnięcie
myszą) trzymając wciśnięty klawisz SHIFT. W ten sposób model geometryczny
został utworzony.
Mogło się zdarzyć (np. przy tworzeniu punktów lub krawędzi), że przez nieuwagę
stworzono dwa lub więcej punktów w tym samym miejscu. Może to mieć bardzo
poważne konsekwencje dla modelu, np. dwie krawędzie, połączone sobą w jednym
zdawałoby się punkcie nie są ze sobą połączone, gdyż każda z nich odnosi się do
innego punktu, leżącego co prawda w tym samym miejscu, ale mającego inną
nazwę. Z tego powodu może nie być możliwe stworzenie powierzchni w oparciu o
krawędzie, gdyż program stwierdzi, iż nie są one ze sobą połączone. Aby temu
zapobiec należy scalić wszystkie punkty i krawędzie leżące w tym samym miejscu,
wówczas model będzie spójny. W panelu GEOMETRY wybrać punkty
a
następnie przycisk scalania MERGE
. W okienku CONNECT VERTICES zmienić
przycisk VERTICES z PICK
na ALL
i potwierdzić przyciskiem APPLY
oraz CLOSE.
Jeżeli istniały jakiekolwiek punkty znajdujące się w identycznych miejscach, wówczas
w pasku TRANSCRIPT pojawi się odpowiedni komunikat o scaleniu punktów i
wykasowaniu nadmiarowych. Jeżeli model był poprawny, w okienku TRANSCRIPT
pojawi się ostrzeżenie, że nie wykryto żadnych punktów nachodzących na siebie:
Można również w ten sposób sprawdzić, czy nie stworzono podwójnych linii (opcją
MERGE w panelu tworzenia linii)
Tworzenie siatki obliczeniowej
Ponieważ obszar obliczeniowy nie posiada prostej geometrii, dlatego też można użyć
siatki niestrukturalnej, trójkątnej. Siatka tego typu pozwala na pokrycie dowolnych
geometrii, dlatego też jest coraz częściej stosowana.
Z panelu OPERATION wybrać przycisk MESH
, następnie siatkowanie linii
Otworzy się okno MESH EDGES. Siatkowania krawędzi dokonać następująco:
.
1.) łuk 3-4-5 oraz odcinki proste 5-6 i 6-7 podzielić równomiernie, wielkość
podziałów (interval size) ma wynosić 0,5.
2.) Odcinki poste 1-2, 1-9 oraz 8-9 podzielić równomiernie, z wielkością podziału
(interval size) =30.
3.) Odcinek 2-3 podzielić na 30 przedziałów (interval count) z zagęszczeniem do
prawej strony, parametr zagęszczenia =1,15, w razie zgęszczania przez
Gambita w odwrotną stronę, użyć przycisku odwracania INVERT
.
4.) Odcinek 7-8 podzielić na 50 przedziałów z zagęszczeniem 1,1 w kierunku na
lewo.
Węzły utworzone na liniach powinny wyglądać następująco:
Rys. 5. Węzły na krawędziach modelu
Rys. 6. Węzły w okolicach pocisku (powiększenie)
Jeżeli podczas siatkowania krawędzi zaznaczono kilka krawędzi i zadano im
te same parametry podziału, a następnie zachodzi potrzeba zmiany siatki na np.
jednej z tych krawędzi, to podczas próby zmiany siatki na jednej krawędzi,
pogram będzie wskazywał wszystkie krawędzie, które siatkowano naraz. Jak
temu zaradzić? Otóż siatkowania domyślnie dokonuje się z włączoną opcją PICK
WITH LINKS i ustawieniem SOFT LINK w pozycji łączenia FORM
. Aby
zapobiec łączeniu krawędzi w grupy, należy bądź wyłączyć opcję PICK WITH
LINKS lub użyć ustawienia SOFT LINK w pozycji rozdzielenia BREAK
.
Dobrze jest przez stworzeniem siatki zachować wyniki dotychczasowej pracy przez
poleceniem:
FILE ► SAVE AS
Aby stworzyć siatkę powierzchni, należy wybrać opcję FACES
z panelu MESH,
następnie opcję MESH FACES
. W oknie MESH FACES w polu tekstowym
FACES wybrać jedyną powierzchnię w dowolny, znany już sposób). Elementy
ELEMENTS zmienić na trójkątne TRI, sposób tworzenia siatki TYPE zmieni się na
PAVE. Rozpocząć siatkowanie poprzez APPLY. Gotowa siatka powinna wyglądać
następująco:
Rys. 7. Gotowa siatka niestrukturalna (trójkątna)
W polu TRANSCRIPT pojawi się informacja o utworzonej siatce, np.:
Ponieważ siatka obliczeniowa jest już gotowa, należy teraz przejść do utworzenia
modelu obliczeniowego.
SOLVER ► FLUENT 5/6
Wybrać z panelu OPERATION przycisk ZONES
brzegowych SPECIFY BOUNDARY TYPES
a następnie tworzenie warunków
.
Zadać następujące warunki brzegowe o następujących nazwach na następujących
krawędziach (edges):
L.p.
1
2
3
4
Krawędzie
2-3, 7-8
3-4-5,
5-6
6-7
1-2,
1-9, 8-9
Nazwa warunku
os_symetrii
pocisk
denko_pocisku
pole_przeplywu
Typ warunku
AXIS
WALL
WALL
PRESSURE_FAR_FIELD
Następnie wybrać tworzenie typu ośrodka SPECIFY CONTINUUM TYPES
,
stworzyć ośrodek o nazwie „powietrze” i typu FLUID na jedynej powierzchni modelu
(face).
Model obliczeniowy jest gotowy.Należy już tylko zapisać go w formacie Fluenta:
FILE ► EXPORT ► MESH
Wyeksportować siatkę dwuwymiarową (zaznaczyć EXPORT 2D MESH).
OBLICZENIA PRZEPŁYWOWE W PROGRAMIE FLUENT
Uruchomić Fluenta w wersji dwuwymiarowej o podwójnej precyzji obliczeń 2ddp,
wczytać utworzony w Gambicie plik z siatką obliczeniową, sprawdzić poprawność
siatki, przeskalować do milimetrów.
Ustawienia solvera przepływowego:
sprzężony (coupled),
niejawny (implicit),
osiowosymetryczny (axisymmetric)
ustalony (steady)
Ustawienie płynu nielepkiego:
DEFINE ► MODEL ► VISCOUS
Zmienić na nielepki INVISCID.
Ustawienie płynu ściśliwego:
DEFINE ► MATERIALS
w oknie MATERIALS pozostawić powietrze (air), w ramce własności PROPERITIES
zmienić zachowanie się gęstości DENSITY ze stałego CONSTANT na opisane
modelem
gazu
doskonałego
IDEAL
GAS.
Potwierdzić
przyciskiem
CHANGE/CREATE a następnie wyjść CLOSE. W oknie Fluenta pojawi się komunikat
o włączeniu równania energii do układu równań rozwiązywanych (energy equation).
Objawi się to pojawieniem rezudułów gęstości podczas obliczeń. Można sprawdzić,
iż rzeczone równanie naprawdę zostało włączone:
DEFINE ► MODEL ► ENERGY
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
Tylko jeden typ warunku brzegowego wymagać będzie wprowadzenie jakichkolwiek
danych. Jest to pole dalekiego ciśnienia (pressure far field). Jego parametrami są:
- ciśnienie spiętrzenia (gauge pressure) = 101325 Pa (1 atm)
- liczba Macha (Mach number) = 2,2 (ok. 720 m/s dla T=300K i k=1,4)
- temperatura bezwzględna (Temperature) = 300 K = 27°C
Rozpoczęcie obliczeń:
Tym razem zbieżność procesu iteracyjnego obserwować będziemy poprzez
śledzenie wartości oporu pocisku. Wartości sił aerodynamicznych są bardzo dobrym
(często nawet lepszym niż rezyduły) wskaźnikiem zbieżności.
SOLVE ► MONITOR ► FORCE
W oknie FORCE MONITORS zaznaczyć w ramce OPTIONS wypisywanie PRINT i
wykreślanie PLOT, w ramce WALL ZONES zaznaczyć nazwy brzegu typu ściana:
"denko_pocisku" oraz "pocisk", w ramce FORCE VECTOR nie wprowadzać żadnych
zmian, gdyż ustawiono domylnie dodatni kierunek osi X, nazwę pliku z historią
zbieżności oporu pocisku zmienić z "cd-history" na "cx-historia". Potwierdzić APPLY i
CLOSE.
Fluent w każdej iteracji będzie wyliczał i podawał wartość współcynnika oporu Cx
(drag coefficient Cd). Do poprawnego wyznaczenia tego współcynnika potrzeba
następujących wartości:
Fx
cx =
S ref ⋅
ρ ⋅ V∞ 2
2
gdzie: Fx - siła oporu [N]
Sref - pole powierzchni odniesienia (referencyjnej) [m2]
ρ - gęstość (masa właściwa) [kg]
V∞ - moduł prędkości w nieskończoności [m/s]
Oczywistym jest, że wszytstkie wielkości we wzorzena Cx mogą być
łatwowyznaczone przez Fluenta, za wyjątkiem pola powierzchni odniesienia Sref
oraz prędkości w nieskończoności V∞. Należy Fluentowi podać te wartości:
S ref =
π
4
⋅d2 =
3,141592
2
⋅ (0,00381) = 0,00001239645 m 2
4
[ ]
V∞ = 720[m / s ]
REPORT ► REFERENCE VALUES
w oknie REFERENCE VALUES podać:
pole powierzchni odniesieniaAREA = 0,00001239645 [m2]
oraz wartość prędkości odniesienia VELOCITY = 720 [m/s]
Zainicjalizować początkowe wartości w objętościach skończonych:
SOLVE ► INITIALIZE ► INITIALIZE
Wartościami początkowymi niech bedą parametry pola dalekiego przepływu
(COMPUTE FROM wybrać warunek brzegowy "pole_przeplywu"). Potwierdzić
przyciskiem INIT.
Rozpocząć proces iteracyjny:
SOLVE ► ITERATE
Wpisać liczbę iteracji NUMBER OF ITERATIONS równą 250, rozpocząć iterowanie
przyciskiem INIT
Rys. 8. Histogram współczynnika oporu pocisku karabinowego
Obliczenia należy prowadzić tag długo, aż krzywa histogramu stanie się linią
poziomą. Onacza to ustalenie się wartości oporu na skutek uzyskania zbieżności
obliczeń. W rozpatrywanym przypadku ok. 300 iteracji jest wystarczające.
Obróbka wyników
Ponieważ siatka obliczeniowa przedstawia tylko polowęprzekroju podłużnego
pocisku, dlatego należy zadać Fluentowi lustrzane odbijanie pola przepływu przy
jegowizualizacji:
DISPLAY ► VIEWS
W oknie widoków VIEWS wskazać "os_symetrii" jako płaszczyznę lustrzanego
odbicia MIRROR PLANES a ilość powtórzeń PERODIC REPEATS wpisać =1.
Potwierdzić APPLY i CLOSE.
We Fluencie można zminiać typ mapy barwnej, cześto stosuje się mapę uzupełnioną
o fiolet. Użyteczne są też inne rodzaje map barwnych, np oparte o dwa kolory, lub
mapy, w których ustawiono kolejno po sobie kolory kontrastowe - daj to lepsze
zobrazowanie szczegółów. Zmienić typ mapy barwnej:
DISPLAY ► COLORMAPS
w oknie COLORMAP można zmieniać ilość odcieni, sposób przypisywania barw do
wartości liczbowej (np. logarytmiczny). W ramce COLORMPAS wybrać w polu
CURRENTLY DEFINED mapę typu purpura-fiolet PURPLE-MAGENTA. W dalszej
części ćwiczenia wybrać mapę w skali szarości GRAY, powstają wtedy mapy barwne
podobne wizualizacji przepływów ściśliwych w tunelach naddźwiekowych (studenci
powinni je pamiętać z laboratorium Mechaniki Płynów 2).
DISPLAY ► CONTOURS
Wykonać mapę barwnąc liczby Macha, jednak ustawić należy 30 poziomów mapy
barwnej (levels) oraz zadać wartości liczby Macha od 1,5 do 2,6 (w tym celu należy
wyłączyć opcję AUTO RANGE i wpisać odpowiednie wartości w polach MIN i MAX).
Wykonać dlamap barwnych typu PURPLE-MAGENTA oraz GRAY.
Rys. 9. Mapa barwna liczby Macha w kolorach PURPLE-MAGENTA
Rys. 10. Mapa barwna liczby Macha w skali szarości GRAY
Ponieważ za pociskiem znajduje się obszar zawirowań,gdzie liczba Macha jest
mniejsza niż 1,5, dlatego też w tylnej części pocisku znajduje się "biała plama" koloru
czarnego - jest to obszar, dla którego nie starczyło kolorów.
Utworzenie izo-powierzchni
SURFACE ► ISO-SURFACE
w oknie ISO-SURFACE:
w polu SURFACE OF CONSTANT wybrać prędkość VELOCITY, poniżej liczbę
Macha MACH NUMBER, odpowiednie wartości minimalne imaksymalne pojawią się
automatycznie.
Żądaną wartość dla izolinii można wpisać z klawiatury w polu IZO-VALUES,lub
ustawiś suwakiem poniżej tego pola. W polu NEW SURFACE NAME wpisuje się
nazwy dla nowotworzonych izopowierzchni.
Stworzyć dwie izolinie liczba Macha:
1.) Mach = 2.1 o nazwie: "MACH=21"
2.) Mach = 2.3 o nazwie: "MACH=23"
Każdą zpowierzchni utworzyć przyciskiem CREATE, ostatecznie zamknąć okno
CLOSE.
Aby pokazać utwozone izopowierzchnie, należy wejść do okna tworzenia map
konrurowych:
DISPLAY ► CONTOURS
W oknie CONTOURS należy z listy SURFACES wybrać dwie izopowierzchnie:
"MACH=21" oraz "MACH=23" i wykreślić je przyciskiem DISPLAY.
Rys. 11. Izopowierzchnie liczb Macha =2,1 oraz 2,3
Na rys.11 widoczne są dwie fale skośne: uderzeniowa zgęszczeniowa na przodzie
pocisku oraz rozrzedzeniowa w tylnej części pocisku. Można oszacować kąt
rozwarcia fali uderzeniowej na gruncie teorii przepływów, można również dzięki
odpowiednim wzorom gazodynamiki (wykładanej w ramach Mechaniki Płynów 3)
obliczyć liczbę Macha oraz inne parametry gazu przed i za skośną falą uderzeniową.
Oblicznenia takie stanowią cenne sprawdzenie poprawności obliczeń numerycznych.
tgα =
s a ⋅τ
a
1 330
=
= =
=
= 0,458883
S V ⋅ τ V M 720
α = arctg
a
1
= arctg
= 0,429rad = 24,6°
V
M
Na rys. 9 i 10 można sprawdzić poprawność tych obliczeń.
Adaptacja siatki obliczeniowej
Zanim rozpoczniemy ćwiczenia z adaptacją, należy zachować wszelkie ustawienia
sesji wraz z wynikami obliczeń:
FILE ► WRITE ► CASE & DATA
Adaptacją siatki nazywa się dopasowywanie gęstości siatki (tj zarówno jej
zagęszczanie jak i rozrzedzanie) po otrzymaniu wyników na poprzedniej siatce. Służy
ona do optymalizacji jakości wynikówi oraz kosztów ich uzyskania. W obszarze
obliczeniowym mogą znajdować się bardzo interesujące obszary, często
charakteryzujące się dużymi gradientami parametrów gazu (np. fale uderzeniowe
wokół pocisku, obszar za pociskiem), jak i obszary, gdzie zmienność parametrów jest
prawie żadna (np. przed pociskiem). Zagęszczenie siatki w obszarach dużych
gradientów, a rozrzedzenie w obszarach małych gradientów poprawi jakość wyników,
niekoniecznie zwiększając koszt ich uzyskania. Temu służy adaptacja.
Adaptacja za pomocą izolinii
ADAPT ► ISO-VALUE
w oknie ISO-VALUE ADAPTATION w polu ISO-VALUES OF wybrać prędkość
VELOCITY oraz liczbę Macha MACH NUMBER.W polu ISO-MIN wartość 0, w polu
ISO-MAX 2,1. Wcisnąć przycisk sprawdzania objętości skończonych nadających się
do adaptacji MARK. Następnie przycisk adaptacji ADAPT. Wyjść CLOSE. W oknie
Fluenta pojawi się odpowiedni komunikat o przebiegu adaptacji, liczbie komórek
poddanych wygładzeniu (refinement) i rozgęszczeniu (coarsening). Podano również
liczbę komórek obliczeniowych przed i po adaptacji. Poniżej przykładowy raport z
adaptacji:
Ponieważ Fluent dokonał adaptacji obszaru pomiędzy izoliniami Macha =0 i =2,1
można teraz wyświetlić nową siatkę
DISPLAY ► GRID
w oknie GRID DISPLAY należy zaznaczyć na liście powierzchni SURFACES
następujące elementy: zewnętrze siatki obliczeniowej o nazwie "DEFAULTPrawa zastrzeżone © Ł. Jeziorek
INTERIOR" oraz obie izolinie: "MACH=21" i "MACH=23". Upewnić się, że w ramce
OPTIONS zaznaczona jest tylko pozycja wizualizacji krawędzi EDGES. Nacisnąć
przycisk DISPLAY.
Rys. 12. Siatka po adaptacji pomiędzy izoliniami
Na zaadoptowanej siatce wykonać dalsze oblicznia:
SOLVE ► ITERATE
Wykonać 1000 iteracji.
Rys. 13. Zbieżność współczynnika oporu po adaptacji izoliniami
Adaptacja brzegowa
Odczytać poprzednie wyniki obliczeń:
FILE ► READ ► CASE & DATA
Zaadoptować siatkę obliczeniową przy brzegu:
ADAPT ► BOUNDARY
w oknie BOUNDARY ADAPTATION na liście BOUNDARY ZONES wskazać brzeg
pocisku: "pocisk" oraz "denko_pocisku". Głębokość adaptacji NUMBER OF CELLS
zwiększyć do trzech komórek, potwierdzić przyciskiem ADAPT, następnie dokonać
drugiej adaptacji tylko na brzegu "pocisk", zwiększając głębokość adaptacji do 6
komórek. Potwierdzić ADAPT i wyjść CLOSE. Jeśli pojawi się następujące zapytanie:
należy potwierdzić YES. Po adaptacji wyświetlić nową siatkę jak poprzednio:
Rys. 14. Siatka po adaptacji brzegowej
Na zaadoptowanej siatce wykonać dalsze obliczenia:
SOLVE ► ITERATE
Wystarczy 500 iteracji
Rys. 15. Zbieżność współczynnika oporu po adaptacji brzegowej
Rys. 16. Przykład zagęszczenia izolinii liczby Macha w pobliżu brzegu dla adaptacji
brzegowej. Dokładnie widać dokładniejsze, ostrzejsze uchwycenie fali
uderzeniowej w przedniej części pocisku, gdzie siatka była gęstsza.
Za pomocą znanych już technik tworzenia map konturowych,student zobowiązany
jest do wykonania map ilustrujących zagęszczenie izolinni, jak pokazano na rys. 16.
Adaptacja gradientowa
Odczytać poprzednie wyniki obliczeń:
FILE ► READ ► CASE & DATA
Zaadoptować siatkę obliczeniową za pomocą gradientu gęstości:
ADAPT ► GRADIENT
w oknie GRADIENT ADAPTATION należy w polu GRADIENTS OF wybrać kontury
gęstości DENSITY oraz wcisnąć przycisk COMPUTE. Spowoduje to przeliczenie
wartości najmniejszych i największych gradientów. Zaznaczyć opcje OPTION
wygładzania siatki REFINE. W polu granicy zagęszczania REFINE TRESHOLD
wpisać wartość 5e-6.Zaadoptować siatkęwciskającprzycisk ADAPT a następnie
CLOSE. Wyświetlić nową siatkę na ekranie:
Rys. 17. Siatka po adaptacji gradientowej
Na zaadoptowanej siatce wykonać dalsze oblicznia:
SOLVE ► ITERATE
Wystarczy 350 iteracji
Rys. 18. Zbieżność współczynnika oporu po adaptacji gradientowej
Rys. 19. Kontury liczby Macha: po lewej przed adaptacją, po prawej po jednokrotnej
adaptacji gradientowej. Widać dokładne odwzorowanie fali uderzeniowej w przedniej
części pocisku oraz struktury przepływu za pociskiem.
Podobnie jak we wcześniejszym punkcie, dotyczącym adaptacji brzegowej, student
zobowiązany jest do wykonania map ilustrujących zagęszczenie izolinni, jak
pokazano na rys. 19.
Inne typy adaptacji
Dodatkowo możliwe jest adaptowanie podanych przez użytkownika obszarów,
mieszczących się w okręgu, prostokącie bądź elipsie oraz adaptacja pod kątem
objętości komórek obliczeniowych. Dodatkowo można stosować adaptację mieszaną,
tj. np. gradientowo-brzegową. W przypadku
adaptacji gradientowej, ustalony
współczynnik oporunie wykazywał tendencji do uzyskiwania warości większej niż
wyznaczona bez adaptcji. Wartość większą (i wydaje się, że poprawniejszą) dało się
uzyskać wtedy, gdy zagęszczano siatkę przy brzegu pocisku. Adaptacja mieszana
gradientowo-brzegowa, nie tylko spowoduje lepsze odwzorowanie pola przepływu
przy brzegu, ale również dokładniejsze wyznaczenia zjawiska fal uderzeniowych w
przepływie,c o powinno podnieść dokładność obliczeń.
Zapis wyników graficznych na dysk
Fluent umożliwia zapis wyników w postaci graficznej (map barwnych i konturowych,
wektorowych oraz wykresów) w plikach typowych formatów graficznych: EPS,
HPGL, IRIS Image, JPEG, PICT, PPM, POSTSCRIPT, TIFF, VRLM.
Zapis zwartości okna graficznego na plik dyskowy - najpierw należy zkomponować w
oknie graficznym widok, który chcemy zachować. Następnie wybrać polecenie:
FILE ► HARDCOPY
w oknie GRAPHICS HARDCOPY w ramce formatów plików FORMAT dostępne są
typowe rozszerzenia plików graficznych. Ramka COLORING zawiera możliwość
wboru pomiędzy plikami kolorowymi oraz w skali szarości, w ramce FILE TYPE
ustala się czy plik ma być wektorowy czy też nie, zaś rozdzielczość pliku podawana
jes w ramce RESOLUTION. Domyślne ustawienie to 75 dpi. Dodatkowo w ramce
OPTIONS dostępna jest opcja zamiany czarnego tła na biały REVERSE
FOREGROUD/BACKGROUND. Zapisu pliku na dysk dokonuje się przez wciśnięcie
przycisku SAVE.
Po wykonaniu kilku ćwiczeń z zapisu plików na dysk należy zachować wyniki własnej
pracy oraz wyjść z Fluenta.

tut 2 - Sphere

Transkrypt

Podobne dokumenty

tut 3 - Sphere

tut 1 - Sphere

Chemiczne badania kryminalistyczne

Dzień Edukacji Narodowej - Szkoła Podstawowa nr 6 w Oleśnicy