7.1.3 Анализ качества Hexa сетки в пакете ansys icem 13.0

В ANSYS ICEM существует множество инструментов для анализа полученной сетки, причем провести анализ получаемой сетки можно как на стадии предварительной сетки, так и на стадии уже переведенной в основной интерфейс.

Анализ предварительной сетки выполняется с помощью следующей команды Blocking > Pre-Mesh Quality Histograms , в графе Criterion выставляется основной критерий, по которому нам необходимо проанализировать полученную сетку, в нашем случае это два основных критерия Determinant и Angle.

Determinant – этот критерий основан на том что для каждой ячейки берется якобиановский определитель в каждом узле ячейки, далее делится минимальный определитель на максимальный, результат чего мы видим на диаграмме, из этого отношения следует, что ячейки в которой это отношением равно:

а) 1 – ячейка абсолютно правильная

б) 0 – ячейка является вырожденной в одной или более гранях

в) Отрицательные значения – перевернутые ячейки с отрицательными объемами.

Angle – с помощью этого критерия определяется максимальное угловое отклонение от 90º.

Теперь приступим непосредственно к самому анализу полученной сетки.

Выведем диаграмму по критерию Determinant (рисунок 4.4).

Рисунок 4.4 – Диаграмма, с отображенными элементами характеризующая качество сетки по признаку Determinant

Из диаграммы хорошо видно, что в полученной сетке нет ни вырожденных ячеек ни отрицательных объемов.

Теперь выведем диаграмму по признаку Angle (рис. 4.5).

Рисунок 4.5 – Диаграмма, с отображенными элементами характеризующая качество сетки по признаку Angle

Из рисунка 4.5 нетрудно заметить, что и этот критерий дает удовлетворительные результаты.

Далее остается только импортировать в формат понятный ANSYS CFX. Делается это следующим образом:

1.С помощью команды Output > Select solver выбирается формат передачи ANSYS CFX.

2. Выполняем Output > Write input, нажимаем Done – в директории в которой находится проект, будет создан файл с расширением “cfx5”, в котором будет сохранена выполненная сетка в формате распознаваемом в ANSYS CFX.

4.2 Расчет с помощью ansys cfx

4.2.1. Модуль cfx-Pre

1. После включения модуля CFX-Pre создадим новый General проект с помощью – Create a new simulation , под любым именем и сохраним его нажатием на клавишу Save.

2. Теперь нам необходимо импортировать созданную сетку, для этого выполним Import Mesh, далее в появившемся окне в графе Mesh Format выставляем ICEM CFD, потом нажимаем на OK, после чего будет загружена наша сетка (рисунке 4.6).

Рисунок 4.6 – Результат загрузки созданной сетки

3. Теперь нам необходимо определить Domain (Область расчета), с помощью команды Create a Domain , после нажатия на данную пиктограмму, появится окно запрашивающее имя создаваемой области (менять не будем), далее после нажатия на кнопку «OK», появится окно. Заполним его, руководствуясь таблицей 4.1.

Таблица 4.1 – Параметры заполнения окна Domain

Закладка	Графа	Значение
General Options	Basic Settings > Location	Assembly
	Basic Settings > Domain Type	Fluid Domain
	Basic Settings >Fluids List	Air Ideal Gas
	Domain Models>Pressure>Reference Pressure	1171,867 [Pa]
	Domain Models>Buoyancy>Option	Non Buoyant
	Domain Models>Domain Motion>Option	Stationary
Fluid Models	Heat Transfer Model>Option	Total Energy
	Turbulence Model>Option	Shear Stress Transport
	Turbulence Model>Wall Function	High Speed Model
	Turbulence Model>Advanced Model Control > Compressible Production	3.0
	Thermal Radiation>Option	Discrete Transfer
	Thermal Radiation>Option>Spectral Model	Gray

Примечание: В графах, о которых не упоминается в таблице, никаких изменений вносить не нужно.

4. Далее необходимо внести поправки в параметры среды, для этого двойным левым кликом в дереве на Air Ideal Gas находящемся в левой части окна CFX-Pre, откроем окно параметров среды, и внесем соответствующие поправки, руководствуясь таблицей 4.2.

Таблица 4.2 – Поправки в параметрах среды

Закладка	Графа	Значение
Material Properties	Thermodynamic Properties > Specific Heat Capacity > Reference Pressure	1171,867 [Pa]
	Thermodynamic Properties > Specific Heat Capacity > Ref. Temperature	226,65 [K]
	Transport Properties > Dynamic Viscosity > Option	Value
	Transport Properties > Dynamic Viscosity > Dynamic Viscosity	14,4337e-6 [kg m^-1 s^-1]

В графу Dynamic Viscosity вводится значение динамической вязкости ; все значения берутся из таблицы стандартных атмосфер.

4. Задание граничных условий

Граничные условия накладываются с помощью команды Create a Boundary Condition. Наложим следующие граничные условия, руководствуясь таблицами 4.3 – 4.6.

а) Name – Bondary 1:

Таблица 4.3 – Параметры граничного условия Bondary 1

Закладка	Графа	Значение
Basic Settings	Boundary Type	Inlet
	Location	INLET
Boundary Details	Flow Regime > Option	Supersonic
	Mass And Momentum > Option	Normal Speed & Pressure
	Mass And Momentum > Rel. Static Pres.	0 [Pa]
	Mass And Momentum > Normal Speed
	Turbulence > Option	Zero Gradient
	Heat Transfer > Option	Static Temperature
	Heat Transfer > Option > Static Temperature	226,65 [K]

Boundary Type – тип границы;

Flow Regime – режим потока;

Relative Pressure – относительное давление;

Heat Transfer – перемещение высокой температуры;

б) Name – Bondary 2:

Таблица 4.4 – Параметры граничного условия Bondary 2

Закладка	Графа	Значение
Basic Settings	Boundary Type	OPENING
	Location	DOWN, OUT, TOP
Boundary Details	Flow Regime > Option	Subsonic
	Mass And Momentum > Option	Opening Pres. and Dirn
	Mass And Momentum> Relative Pressure	0 [Pa]
	Turbulence > Option	Zero Gradient
	Heat Transfer > Option	Static Temperature>226,65

в) Name – Bondary 3

Таблица 4.5 – Параметры граничного условия Bondary 3

Закладка	Графа	Значение
Basic Settings	Boundary Type	Symmetry
	Location	SYMMETRY

г) Name – Bondary 4

Таблица 4.6 – Параметры граничного условия Bondary 4

Закладка	Графа	Значение
Basic Settings	Boundary Type	Wall
	Location	WALL
Boundary Details	Wall Influence On Flow > Options	No Slip
	Heat Transfer>Option	Adiabatic
	Thermal Radiation>Emissivity	0,8

Wall Influence On Flow – влияние стенки на поток;

No Slip – без проскальзывания;

5. Теперь вызываем окно контроля за счетом с помощью команды Define the Solver Control Criteria, в появившемся окне устанавливаем ограничение по итерациям Basic Settings > Convergence Control > Max Iterations (1000) в графе Basic Settings > Convergence Criteria > Residual Target выставляем точность расчета 10^-5, и нажимаем OK.

6. Далее сохраняем наш проект с помощью Save the simulation data.

7. Нажимаем на Write Solver File, в появившемся окне (при необходимости) ставим галочку напротив Quit CFX-Pre (Выключить CFX-Pre), и нажимаем кнопку OK, после этой команды CFX-Pre будет выключен и загружен CFX-Solver.