Денисихина

3.3. Создание областей сгущения расчетной сетки

Вблизи приточной решетки в направлении распространения струи необходимо выполнить дополнительной измельчение расчетных. Создайте еще одно сечение, проходящее через приточную решетку, отобразите его, покрутите изображение с помощью мыши. Чтобы увидеть, где находится приток, зайдите в окно выбора частей для отображения (см. выше рис. 42) и подключите Области/ Region1/ Body1.приток, поставив нужную галочку. Так же можно отобразить или отключить любые границы.

Чтобы задать область мельчения сетки произвольной формы и размеров, создадим вспомогательную форму. Во вкладке Моделиро-

вание откройте Инструменты/Формы объёмов/(правая клавиша мыши) Новая форма/Блок (рис. 44). Появится окно редактирования объёмной формы (рис. 45).

Рис. 44. Создание блока

41

Рис. 45. Редактирование объемной формы

Настройте размеры и положение блока, обозначенного розовым цветом, с помощью мыши или в окне редактирования слева. Расположите его около приточной решетки и вытяните вдоль направления распространения потока. Для удобства отображения пользуйтесь меню со стандартными видами, которое включается на верхней панели инструментов. Проверьте модель со всех сторон, чтобы блок располагался точно там, где нужно, и был вытянут внутрь комнаты. Когда закончите, нажмите Создать, а потом Закрыть.

Теперь следует применить созданный блок к расчетной сетке. Для этого откройте Модель/Mesh1/Объемный контроль – правая клавиша мыши – Новый. В результате появится элемент Volumetric Control 1. Выделите его мышкой и в окне свойств щелкните на значок с многоточием в строке Части. В появившемся окне выбора формы поставьте галочку Формы объемов/Block1 и нажмите ОК (рис.

46).

42

Рис. 46. Выбор объемной формы

Затем откройте Volumetric Control 1/Условия для сет-

ки/Триммер и в окне свойств поставьте галочку Задать изотропный размер. А в пункте Volumetric Control1/Сеточные значе-

ния/Задаваемая величина/Относительный размер в окне свойств назначьте Процент базового размера 50.

Заново запустите генерацию сетки. В районе притока появится область мелких ячеек (рис. 47). Если расчетная сетка устраивает, и ничего изменять в ней не надо, переходите к настройке физической модели и постановке граничных условий.

43

Рис. 47. Итоговая расчетная сетка

Сохраните работу.

Часть 4. НАСТРОЙКА МОДЕЛИ. ПОСТАНОВКА ГРАНИЧНЫХ И НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ

4.1 Физическая модель и начальные условия

Во вкладке Моделирование раскройте раздел Модель и посмотрите, есть ли в нем элемент Physics1. Если нет, то нажмите правой клавишей мыши на Модель и выберите Новый/Физический континуум (рис. 48).

44

Рис. 48. Новая физическая модель

Появится новый элемент, названный Physics 1. Раскройте ветку Physics 1 и выделите двойным щелчком мыши элемент Physics 1/Модели. Появится окно выбора физических моделей.

Теперь последовательно подключите модели согласно списку, приведенному ниже. Выбранные модели будут переходить из левой части окна в правую, некоторые модели будут добавляться автоматически, вид окна будет всё время меняться.

1.Трехмерная

2.Стационарный

3.Газ

4.Разделенное течение

5.Идеальный газ

6.Турбулентный

7.K-Epsilon модели турбулентности

8.Сила тяжести

9.Излучение

10.Излучение поверхность-поверхность

11.Тепловое излучение серого тела

45

Рис. 49. Выбор физических моделей

Если все выбрано правильно, то окно выбора моделей должно выглядеть как на рис. 49. Если что-то не так, можно отменить все выбранные модели и начать заново. Когда всё будет готово, нажмите

Закрыть.

Откройте Модель/Physics/Модели/Идеальный газ и в окне свойств поставьте галочку Несжимаемый.

Задайте начальное распределение температуры в объеме комна-

ты. Для этого откройте Модель/Physics/Начальные условия/Статическая температура/Константа. В окне свойств, справа от значения параметра нажмите квадратик с многоточием. В появившемся окне замените единицы измерения К на С (градусы Кельвина на градусы Цельсия) и назначьте температуру, которую мы предполагаем, что получим в помещении. В нашем примере это будет 25 градусов (рис. 50). Нажмите ОК.

46

Рис. 50. Начальное условие по температуре

Откройте Модель/Physics/Начальные условия/ Интенсивность турбулентности и введите значение 0.05 (т. е. 5%).

Зададим начальное направление вектора скорости: в разделе Начальные условия/Скорость измените третью компоненту вектора скорости на 0.05, т. е. введите [0.0; 0.0; 0.05] м/с.

4.2 Граничные условия

Перейдем к постановке граничных условий. Раскройте ветку

Области/Region1/Границы.

Выделите границу с названием Приток. В окне свойств внизу измените тип границы со Стенки на Скорость на входе. Откройте Приток/ Физические значения. Найдите и назначьте, согласно Вашему заданию, параметры на притоке: Амплитуду скорости и Статическую температуру (в примере, приведенном выше, это будет 0.2

м/с и 21 ° С).

Найдите границу Вытяжка и назначьте ей тип Давление на выходе. Откройте Вытяжка/Физические значения/Статическая температура и назначьте предполагаемую температуру на вытяжке

(здесь 25 ° С).

Зададим параметры охлаждающей потолочной панели. Откройте

Панель/Физические условия/Задание температурных параметров

и в окне свойств назначьте метод Тепловой поток. Откройте Па-

нель/Физические значения/Тепловой поток/Константа и в окне свойств введите Ваше значение производительности охлаждающей панели в Вт/м2. В нашем примере это -100 Вт/м2. Не забудьте поста-

47

вить «минус» перед значением, иначе панель будет не охлаждать, а нагревать помещение.

Для того, чтобы назначить тепловой поток с людей и компьютеров, нам необходимо узнать площадь их поверхности. STAR-CCM+ имеет для этого удобную возможность – создание отчетов. Найдите в дереве модели Отчеты/правая клавиша мыши/Новый от-

чет/Сумма. Появился первый отчет Sum1. В окне его свойств назначьте 1) Скалярная функция поля – Area/ Амплитуда; 2) Ча-

сти – люди, компьютеры (выберите из списка границ региона). Теперь нажмите двойным щелчком мыши элемент Sum1. В окне вывода справа внизу экрана будут выведены результаты подсчета площадей (рис. 51). В нашем примере площадь компьютеров 5.32 м2, площадь людей 12.45 м2. Обратите внимание на формат вывода чисел в программе, чтобы правильно записать себе полученные результаты.

Рис. 51. Отчет о площади поверхности выбранных границ

Вычислите удельный поток тепла, разделив заданную величину потока на площадь поверхности. В нашем примере это будет:

Теперь назначьте полученные значения теплового потока для людей и компьютеров соответствующим границам. Действуйте аналогично тому, как назначали тепловой поток для охлаждающей панели. Только теперь знак «минус» уже не нужен.

48

Тепловой поток от освещения в первом приближении можно задать с поверхности пола, так как для многих осветительных приборов существенная часть тепловыделений попадает посредством лучистой составляющей на пол, и пол от этого нагревается, выделяя тепло. Примените тепловой поток к полу, поставив значение по заданию.

На этом постановку граничных условий можно считать законченной.

Часть 5. РАСЧЁТ. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1 Перед запуском

В дереве модели откройте Критерии остановки/Maximum steps и измените значение 1000 на 10000. Заранее неизвестно, сколько понадобится итераций для решения конкретной задачи, поэтому следует поставить число итераций с запасом. Останавливать задачу будем вручную, основываясь на графиках сходимости и изменения искомых величин.

Перед запуском создайте отчет в виде графика средней температуры по объему. График будет обновляться по ходу решения автоматически, и это позволит анализировать, как меняется температура помещения в процессе итерационного счета. Когда график выйдет на прямую горизонтальную линию, т. е. температура перестанет изменяться, будем считать процесс решения сошедшимся, и можно будет остановить задачу.

Нажмите правой клавишей мыши на Отчеты и выберите Но-

вый отчет/Среднее по объему. Появится новый элемент Volume Average. Для удобства его можно переименовать в Средняя Т по объему. В окне его свойств назначьте: Скалярная функция поля – Temperature, Части – Области/Region1, Размерность – С.

Далее нажмите на этот новый отчет правой клавишей мыши и выберите Создать монитор и рисунок из отчета (рис. 52).

49

Рис. 52. Создание графика температуры

Курсор автоматически перейдет на только что созданный Рисунок. Нажмите на него двойным щелчком, и в окне отображения появится пока еще пустое поле для построения графика. Когда начнется расчет, график изменения температуры начнет отрисовываться автоматически.

Для отображения поля температуры создадим еще одну сцену:

Сцены/Новая сцена/Скаляр. Во вкладке Сцена/Рисунок, открыв-

шейся автоматически, выберите Окна отображения/Скаляр1/Части. Перейдите в выбор частей двойным щелчком мыши и выберите любую из созданных раньше плоскостей: Производные части/plane section (plane section 2). Поверните модель, чтобы плоскость была видна.

Откройте Окна отображения/Скаляр1/Скалярное поле и

назначьте Temperature и размерность С.

В основном меню программы откройте Решение/Инициализировать решение. Вы увидите, что все пространство комнаты окрасилось в один цвет, т.к. везде применилось одинаковое значение температуры (рис. 53). С этого начального поля начнется расчет.

50