Расчет течений жидкостей и газов с помощью универсального программного комплекса Fluent - Методичка

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П.ВМ-верхнее меню программы Gambit; ГДФ-газодинамические функции; ГМ-главное меню программ Gambit и Fluent; ГУ-граничное условие;Программный комплекс Fluent позволяет решать задачи: - течения жидкостей и газов в каналах произвольной формы; Типичный процесс исследования потока с помощью программного комплекса Fluent показан на блок-схеме (рис. Первые три этапа решения задачи выполняются в программе Gambit, являющейся составной частью программного комплекса. Данное методическое пособие посвящено работе в основной части комплекса - программе Fluent и освящает пункты 4……???7 на блок схеме. Программа Fluent позволяет решать двухмерные, осесимметричные и трехмерные задачи в стационарной или нестационарной постановках в большом диапазоне скоростей потока.Штатный запуск программы осуществляется нажатием на соответствующий ярлык на рабочем столе или из меню «Пуск» ОС «Windows»: Пуск ® Все программы ® Fluent Inc Products ® Fluent 6.3.23 ® Fluent 6.3.23. Это действие вызовет появление рабочего окна программы Fluent (рис. При описанном выше способе запуска программы Fluent будет при решении использовать только один процессор, не зависимо от их количества на компьютере. Щелкнуть правой клавишей мыши на ярлыке программы Fluent на рабочем столе OC «Windows» и в появившемся списке выбрать пункт «Свойства». 2.В появившемся меню в поле «Объект» находится путь к файлу запускающему Fluent (например, C:\Fluent.Inc

tbin

tx86 \fluent.exe-r6.3.26).Подменю работы с расчетной моделью (File) (рис. Подменю отображения результатов расчета (Surface, Display, Plot и Report) (рис. 1.6), в которых сосредоточены команды отображение результатов расчета различными способами: в виде полей, векторов, графиков, интегральных значений параметров и т.д. Если поставить курсор в окне сообщений Enter, то пользователю будет предоставлен весь список доступных команд и меню (названия меню имеют в конце знак «/»). adapt/ file/ report/ define/ grid/ solve/ display/ parallel/ surface/ exit plot/ view/ Для меню file список доступных команд и меню выглядит следующим образом: /file> auto-save/ read-case-data start-journal binary-files? read-field-functions start-transcript confirm-overwrite? read-journal stop-journal define-macro read-macros stop-macro execute-macro read-profile stop-transcript export/ read-transient-table write-cleanup-script import/ set-batch-options write-field-functions read-case show-configuration write-macrosКак отмечалось выше, первой задачей, решаемой в программе Fluent, является подготовка и настройка расчетной модели. Она состоит из следующих основных этапов: - проверки качества и редактирования (при необходимости) конечноэлементной сетки; выбора физических моделей, используемых в расчете;Проверка расчетной сетки на наличие ошибок осуществляется с помощью команды: ГМ: Grid ® Check.По умолчанию размеры расчетных моделей в программе Fluent должны быть заданы в метрах. Построение моделей зачастую же удобнее проводить в миллиметрах. В нем в поле Domain Extents меню приведены максимальные и минимальные координаты модели. В меню Scale Grid в поле Grid was created in (сетка была создана в ...) нужно выбрать пункт миллиметры mm (или другую единицу измерения, в которой была создана расчетная модель), а затем нажать кнопку Scale.Просмотреть конечноэлементную сетку загруженной модели можно с помощью команды: ГМ: Display ® Grid. 2.2) в окне Surfaces требуется выбрать все граничные поверхности, которые пользователь хочет просмотреть. В окне Surfaces имеется пункт default - interior, который позволяет просмотреть расчетную сетку модели в целом. В поле Edge Type выбирается вид отображения выбранных границ: - All - показываются все элементы, принадлежащие элементам геометрии выбранным в списке Surfaces; В поле Options выбирается то, что будет отображаться в графическом окне: Nodes - показываются узлы конечноэлементоной сетки, принадлежащие элементам геометрии, выбранным в поле Surfaces;Однако возможности программы Fluent по работе с сеткой не оканчиваются ими. Рассмотрим некоторые другие команды работы с сетками. Команда позволяет получать информацию о расчетной сетке: размеры, число зон и т.п. Эта команда появилась в последней версии программы Fluent и позволяет преобразовывать тетраэдральные (на основе треугольного элемента) сетки в полиэдральные (рис. Благодаря переменному размеру ячейки сетка лучше вписывается в сложную геометрию расчетной области.Первым шагом при описании расчетной модели является выбор решателя, с помощью которого будет проводиться решение, а также определения типа задачи (стационарная или нестационарная). Выбор решателя осуществляется с помощью команды Solver: ГМ: Define ® Models® Solver.

Оглавление

Основные условные обозначения

Введение

1. Общие сведения о работе в программе Fluent

1.1 Главное меню программы Fluent

1.2 Работа с моделями: загрузка, запись, импорт и т.п.

2. Основные этапы подготовки расчетной модели

2.1 Проверка качества конечноэлементной сетки

2.2 Масштабирование расчетной сетки

2.3 Просмотр конечноэлементной сетки

2.4 Другие операции с расчетной сеткой

2.5 Выбор типа решателя и постановки задачи

2.6 Учет в расчете уравнения энергии

2.7 Задание справочного давления

2.8 Задание свойств рабочего тела

3. Задание граничных условий в программе Fluent

3.1 Граничное условие «полное давление на входе» (Pressure inlet)

3.2 Граничное условие «массовый расход на входе» (Mass flow inlet)

3.3 Граничное условие «статическое давление на выходе» (Pressure outlet)

3.4 Граничное условие Outflow

3.5 Условие периодичности

3.6 Граничное условия «стенка» (Wall)

3.7 Изменение размерности вводимых параметров

3.8 Копирование граничных условий с одной расчетной модели на другую

3.9 Описание свойств области течения

4. Моделирование турбулентности

4.1 Задание турбулентности в программе Fluent

4.2 Пристеночные функции

4.3 Задание дополнительных граничных условий для турбулентности

5. Настройка решателя и решение задач в программе Fluent

5.1 Установка параметров решателя

5.2 Отображение процесса решения и критерии сходимости

5.3 Установка начальных значений параметров

5.4 Запуск решения

5.5 Проверка баланса расходов

6. Обработка результатов расчета

6.1 Построение поверхностей, линий и точек, на которых будут отображаться результаты расчета

6.1.1 Построение вспомогательной точки

6.1.2 Построение вспомогательной линии

6.1.3 Построение вспомогательной поверхности

6.1.4 Построение вспомогательной изоповерхности

6.1.5 Построение вспомогательной геометрии копированием

6.1.6 Редактирование списка вспомогательной геометрии

6.2 Визуализация полей распределения параметров в расчетной области

6.3 Визуализация векторов скорости

6.4 Построение линий тока

6.5 Определение среднеинтегральных значений параметра

6.6 Построение графиков изменения параметров

6.7 Отображение периодических и симметричных элементов

6.8 Задание пользовательских переменных

6.9 Настройка параметров графического окна

7. Моделирование течения через подвижные элементы

7.1 Моделирование течения через подвижные элементы с помощью подхода Single Reference Frame

7.2 Моделирование течения через подвижные элементы с помощью подхода Multiple Reference Frame

7.3 Моделирование течения через подвижные элементы с помощью подхода Mixing Plane

7.4 Моделирование течения через подвижные элементы с помощью подхода Sliding Mash

7.5 Стратегия получения решения при моделировании течения через подвижные элементы

8. Пример решения задачи в программе Fluent

Список использованных источников

Приложение

Основные условные обозначения динамика газовый турбулентность fluent

- скорость звука, ;

- критическая скорость, м/с;

D- диаметр, м;

F- площадь проходного сечения, м2;

G- массовый расход воздуха или газа, кг/с;

k- показатель изоэнтропы, турбулентная кинетическая энергия, м2/с2;

L- удельная работа, Дж/кг;

m- масса, кг;

М- число Маха (отношение скорости потока к скорости звука); крутящий момент, Н м;

n- частота вращения, мин -1;

p- давление, Па;

R- удельная универсальная газовая постоянная, Дж/(кг?К);

S- линия тока;

T- температура, К;

t - время, с;

u, v, w- проекции вектора скорости на координатные оси, м/с;

w- скорость в относительном движении, м/с;

x, y, z- координаты, м;

- углы потока в абсолютном движении, град;

- углы потока в относительном движении, град;

e- скорость диссипации турбулентной кинетической энергии;

z- коэффициент потерь;

- плотность, кг/м3;

- коэффициент восстановления полного давления;

- коэффициент полезного действия;

- приведенная скорость;

- динамическая вязкость, Па?с;

- скорость рассеивания турбулентности, угловая скорость, рад/с

Индексы

*- заторможенные параметры;

а- осевая проекция;

в- вход, воздух;

г- газ;

пр- профильный, приведенный;

кр.- кромочный, критический;

к- концевой, периферийный;

лам- ламинарный;

отр- отрывной;

ср- средний;

тр- трение;

турб- турбулентный с- абсолютный;

n- по нормали;

r- радиальный;

x,y,z- проекции на соответствующие координатные оси;

w- относительный

Условные сокращения