Kolegij RAČUNALNE SIMULACIJE U TEHNICI

Lekcija 06 2D simulacija strujanja fluida oko lopatice

Rijeka, 2008.

Tehnički fakultet Sveučilišta u RijeciZavod za mehaniku fluida i računarsko inženjerstvo

2008 Računalne simulacije u tehnici 2

•

Opis lekcije

Učitavanje numeričke mrežeProvjera učitane mrežeIzmjene na mreži – skaliranjePrikaz mrežeIzrada rubova domeneIzbor rješavača i numeričkih metodaIzbor materijalaPodešavanje globalnih parametara domenePodešavanje rubnih uvjetaInicijalizacijaPostavke za praćenje proračunskog djela simulacije.Proračun - rješavačVizualizacija konturne slike tlakova i brzinaVizualizacija vektorskog polja brzinaPrikaz specifičnih grafikonaSpremanje simulacije

2008 Računalne simulacije u tehnici 3

Učitavanje numeričke mreže1

Odabrati 2d single precision

Učitavanje mreže iz CATIA-e.File -> Import -> NASTRAN -

> Bulkdata File

2

3

Odabir NASTRAN .dat datoteke koju smo eksportirali iz CATIA-e. Ukoliko ne Fluent ne pronađe dat ekstenziju potražite pod All Files.Označite datoteku i izađite sa Ok.

Ispis ispravnoučitane mreže.

2008 Računalne simulacije u tehnici 4

Provjera učitane mreže (grid)1

Grid -> CheckProvjera ako postoje negativni volumeni. U tom slučaju je potrebno ispraviti mrežu.

2

Info -> SizeInformacije o broju čvorova,ćelija, lica i particija.

2008 Računalne simulacije u tehnici 5

Izmjene na mreži –

skaliranje1

2

Fluent pretpostavlja da je mreža izrađena u metrima te je potrebno preskalirati u jedinice u kojima je mreža izrađena.U CATIA-i je standard milimetri.

1. Odabrati mm

u padajućem izborniku2. Change Length Units3. Scale

Na taj način je mreža skalirana iz metara u milimetre.

Grid -> Scale

2008 Računalne simulacije u tehnici 6

Prikaz mreže1

Default interior –

Unutrašnja mreža

Default exterior –

Vanjski bridovi mreže (domene)

Čvorovi

Rubovi

2008 Računalne simulacije u tehnici 7

Izrada rubova domene1

2

Grid -> Separate -> Faces

Angle -> 80deg Zones -> default exterior-1Report

Selektivni prikaz bez ploha def-ext 005 i def-ext 007tj. ulaza i izlaza

Separate

5

3 Ok

4

2008 Računalne simulacije u tehnici 9

Izbor rješavača i numeričkih metoda

Define -> Models -> ViscousOdabir tubulentnog modelaK-epsilon –

Realizablete Enhanced wall treatmentza proračun u blizini zidova.

1

2

3

2008 Računalne simulacije u tehnici 8

Izbor rješavača i numeričkih metoda

Define -> Models ->SolverPostavke rješavača

1 RješavačVišefazno strujanjeEnergetska jednadžba (Temp)Viskozno strujanje -> lam, turbRadijacijaVišefluidno strujanjeDiskretne faze (mjehuri, čestice)Ukrućivanje i TaljenjeAkustički model

Ova simulacija je:2D stacionarno strujanjeRješavač

: pressure based implicit

2008 Računalne simulacije u tehnici 10

Izbor materijala

1

Define -> MaterialsOdabran je zrak kao standardni fluidOdabir drugog fluida (vode) tražimo iz baze materijala Fluent Database -> Fluent Fluid Materials

U ovoj simulaciji koristimo zrak te ništa nije potrebno izmjeniti.

2008 Računalne simulacije u tehnici 11

Podešavanje globalnih parametara domene

1

Radni tlak iznosi 101325 PaUključimo i unesemo gravitaciju.

2008 Računalne simulacije u tehnici 12

Podešavanje rubnih uvjeta

- zidovi

31 2

Prikaži i identificiraj rub te izmjeni vrstu rubnog uvjeta i naziv ruba.

Define -> Boundary Condition

Upisi lopaticaTako ponovi i za ostale zidove

2008 Računalne simulacije u tehnici 13

Podešavanje rubnih uvjeta–

ulaz (velocity inlet)

31 2

Prikaži i identificiraj rub te izmjeni vrstu rubnog uvjeta i naziv ruba.

Define -> Boundary Condition

Za ulazni rub postavi velocity-inlet 1m/s te ostale turbulentne parametre prema prikazu

2008 Računalne simulacije u tehnici 14

Podešavanje rubnih uvjeta–

izlaz (outflow)

31 2

Prikaži i identificiraj rub te izmjeni vrstu rubnog uvjeta i naziv ruba.

Define -> Boundary Condition

izlaz

Za izlazni rub promjeni ime.

2008 Računalne simulacije u tehnici 15

Inicijalizacija

1

Solve -> Initialize -> Initialize ...

Inicijaliziraj unutrašnje čvorove domene koristeći podatke sa ulaznog rubnog uvjeta.

2008 Računalne simulacije u tehnici 16

Postavke za praćenje proračunskog djela simulacije.

1

Solve -> Monitors -> Residuals

Uključiti prikaz razlika vrijednosti među uzastopnim iteracijama (residuals) čiji su kriteriji konvergencije 0.001.

2008 Računalne simulacije u tehnici 17

Proračun -

rješavač

1

Solve -> Iterate

U slučaju da u zadanom broju iteracija rješavač

nije konvergirao, potrebno je nastaviti sa iteriranjem dok ne konvergira.

2008 Računalne simulacije u tehnici 18

Vizualizacija konturne slike tlakova i brzina1

Display -> Contours ...

Konture statičkog tlaka Konture amplitude brzine

Izbor varijableZa konturni prikaz

Izbor plohe na kojoj želimo prikaz(u 2D ne treba ništa označiti jer postoji samo jedna ploha)

Ispunjeniprikaz

Prikaz mreže u pozadini

Broj konturnih nivoa

2008 Računalne simulacije u tehnici 19

Vizualizacija vektorskog polja brzina1

Display -> Vectors ...

Izbor plohe na kojoj želimo prikaz(u 2D ne treba ništa označiti jer postoji samo jedna ploha)

Prikaz mreže u pozadini

Veličina vektora

2008 Računalne simulacije u tehnici 20

Prikaz specifičnih grafikona

1

Plot -> XY PlotOdabir ruba (linije, plohe) na kojem želimo prikazati graf –

promjenu varijable duž

jednu od dimenzija ruba (odabrana je y dim.)

Odabir varijable koju ćemo prikazati na grafu

2008 Računalne simulacije u tehnici 21

Prikaz specifičnih grafikona

1

Plot -> XY PlotOdabir ruba (linije, plohe) na kojem želimo prikazati graf –

promjenu varijable duž

jednu od dimenzija ruba (odabrana je x dim.)

Odabir varijable koju ćemo prikazati na grafu

2008 Računalne simulacije u tehnici 22

Spremanje simulacije

1

Write -> Case & DataWrite -> Profile

Case datoteka nosi informacije o parametrima simulacije, geometriju i mrežu. Dat datoteka sadrži informacije o rješenjima simulacije.

Profili omogućuju snimanje pojedine varijable duž

odabranog rubnog uvjeta.

Ponovno pokretanje simulacije vršimo saFile -> Read -> Case & Data