Приложение В
Лабораторный практикум с использованием компьютерных технологий
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 9
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ТРУБЕ ПОСТОЯННОГО СЕЧЕНИЯ
Цель работы: исследование режимов течения в трубе постоянного сечения в программном пакете ANSYS.
Порядок выполнения работы
1.Войти в программу ANSYS.
2.Выбрать вид анализа: Preferences>FLOTRAN CFD
Рис. В.9.1. Выбор вида анализа
3. С помощью меню пользователя присвоить имя своему рабочему файлу (для сохранения текущих данных):
File>Change Jobname> ввод имени
247
Рис. В.9.2. Задание имени проекта
4. Войти в Preprocessor.
4.1. Выбрать тип КЭ. Для данной двухмерной задачи теплового анализа подходитэлемент 2d FLOTRAN 141:
Element type>Add>Edit>Delete>Add>FLOTRAN CFD>2d FLOTRAN 141> Close
Рис. В.9.3. Выбор типа КЭ
248
4.3. Создать геометрическую модель изучаемого объекта по заданным размерам с помощью команд Create.
Созданиеповерхности:
Preprocessor> Modeling> Create> Areas> Rectangle> By 2 Corners
а) 
б) 
Рис. В.9.5. Построение поверхности
249
4.4. Разбить полученную модель на КЭ, применив несколько вариантов частоты сетки.
Задание размеров элементов сетки:
Meshing>Size Cntrls>Manual Size>Areas>All Areas>Size = 0,001
Рис. В.9.6. Задание размеров элементов
Наложение сетки на поверхность: Meshing>Mesh>Areas>Mapped>3 or 4 sided
Рис. В.9.7. Наложение сетки на поверхность
250
После выполнения вышеизложенных операций объект готов для расчетного анализа.
5.Выполнить расчет изучаемого объекта.
5.1.Задать граничные условия: Solution>DefineLoads>Apply>Fluid/CFD>Velocity>On Lines
(указываем стенки трубы) VX=VY=0
Рис. В.9.8. Задание граничных условий (скорость)
Solution>DefineLoads>Apply>Fluid/CFD>Pressure DOF>ON Lines
Давление на входе 500 Па, на выходе – 100 Па.
251
Рис. В.9.9. Задание граничных условий (давление на входе и выходе из участка)
Задаем параметры жидкости
Solution>FLOTRAN Set Up>Fluid Properties
Плотность 1000 кг/м3, вязкость 1·10-5, теплопроводность 0,57.
Рис. В.9.10. Задание параметров рабочего тела
252
Параметры расчета:
Solution>FLOTRAN Set Up>Solution Options
Рис. В.9.11. Задание параметров расчета
Запуск расчета: Solution>Run FLOTRAN
Рис. В.9.12. Запуск расчета
253
После окончания расчета в окне появится сообщение: Solution Done.
Рис. В.9.13. Окончание расчета
6. Просмотр результатов:
General Postproc>Read Results>Last Set
Рис. В.9.14. Выбор последнего полученного результата
254
General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu
В появившемся окне выбираем Nodal Solution>Fluid Velocity.
Рис. В.9.15. Просмотр результатов расчета
Построение эпюр скоростей:
General Postproc>Path operation>Define Path>By Nodes
255
Указываем крайние точки выходной зоны исследуемого участка:
General Postproc>Path Operation>Map onto Path
Выбираем интересующий нас параметр (в нашем случае скорость потока):
General Postproc>Path Operation>Plot Path Item>On Graph
Смотрим, что получилось.
Рис. В.9.16. Эпюра скорости
256
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10
«МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА В КАНАЛЕ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ.
ЯВЛЕНИЕ КАВИТАЦИИ»
В данной лабораторной работе производится моделирование течения воды через трубку Вентури (аналогичную рабочему участку на гидростенде) при помощи компьютерной САЕ-системы FLUENT на платформе Windows. Для расчетов использовалась ЭВМ, оснащенная процессором AMD Athlon 64 с частотой 2,4 ГГц и оперативной памятью объемом 768 МБ. В нашем случае программа позволяет проводить различные расчеты и инженерный анализ результатов, полученных в ходе имитации течения жидкости. В основе пакета лежит метод конечных элементов, применяемый совместно с известными законами физики и уравнениями МЖГ. На сегодняшний день этот метод является наиболее перспективным при решении сложных задач различных областей науки. Он позволяет с высокой степенью точности предсказать картину протекания процессов в газах и жидкостях, не проводя натурных экспериментов. На начальном этапе исследований данный метод делает возможным постановку экспериментов с использованием режимов, недопустимых для лабораторной установки, вследствие ее конструктивных и других ограничений.
Целью работы № 10 является получение студентами первых сведений о среде моделирования FLUENT 6.2, а также необходимых для предварительной работы программ GAMBIT 2.6 и Компас 8. Студенту предлагается самостоятельно построить чертеж трубки Вентури по размерам, согласно варианту задания, в программе Компас-График. Используя возможность конвертирования чертежа Компас в формат, понятный большинству CAE-систем, студент транслирует чертеж в GAMBIT. В данном пакете происходит преобразование чертежа в рабочую модель посредством наложения
257