Áramlások Numerikus Modellezése(BMEGEÁTAM04)

2017. ősz, 1. hét

Dr. Kristóf Gergely tananyaga alapján (link) összeállította:

• Benedek Tamás

• E-mail: benedek [at] ara.bme.hu

• Az anyagok elérése: www.ara.bme.hu/~benedek/CFD/workbench

• Kérdés vagy probléma esetén keressetek bátran személyesen vagy e-mailben

Elnézést az okozott kellemetlenségekért!/Douglas Adams, Viszlát és kösz a halakat!/

A félév menetrendje:

• 1. hét: mérőperem szimulációja

• 2. hét: centrifugál szivattyú szimulációja

• 3. hét: kipufogó szimulációja

• 4. hét: nagy sebességgel repülő szárny szimulációja

• 5. hét: konyhában kialakuló áramlás szimulációja

• 6-8. hét: önálló feladat I.

• 9-11. hét: önálló feladat II.

• 12-14. hét: önálló feladat III.

Szabályok:

• Ne használjatok sehol (file nevek, mappa nevek, zónák ésperemek nevei, …) ékezetes betűket és szóközt! Az ANSYSnem képes ezt kezelni.

• Ahova dolgozzatok: C:/Work/Neptun_kod (a Neptun_kodhelyére természetesen a saját Neptun kódotokat írjátok)

• A CFD labor gépein hagyott file-ok a gépek kikapcsolásakortörlődnek ha később folytatni akarjátok a munkát,mentsétek el egy flash drive-ra vagy küldjétek el magatoknake-mailben

ANSYS-os CFD gyak.-ot vezetnek:

•Bak Bendegúz (bak [at] ara.bme.hu)

•Balla Esztella (balla [at] ara.bme.hu)

• Farkas Balázs (farkas [at] ara.bme.hu)

• Füle Péter (fule [at] ara.bme.hu)

• Tomor András (tomor [at] ara.bme.hu)

WORKBENCH

CFD szimuláció lépései

CAD modell(Design Modeler)

Numerikus háló(Mesher/FLUENT)

Fizikai modell, szimuláció(FLUENT)

Kiértékelés(FLUENT/CFD post)

Az első gyakorlat célja - Mérőperem (invariáns az azimutális koordinátára 2D, axiszimmetrikus)

1. fejezet: A geometria

Alappontok letöltése http://www.ara.bme.hu/oktatas/tantargy/NEPTUN/BMEGEATAG26/MAGYAR_kepzes/2015-2016-II/ea/http://www.ara.bme.hu/oktatas/tantargy/NEPTUN/BMEGEATAG03/2015-2016-II/ea/

Az ANSYS Workbench kezdőképernyője

Húzzátok be a munkaterületre az AnalysisSystem csoportból a FLUENT elemeta munkaterületre

A Design Modeler elindítása

Katt a Geometry részreÁllítsátok 2D-re az elemzés típusátJobb klikk a Geometry-n és válasszátok ki a Design Modeler-t

A mértékegységek beállítása

A Units menüben válasszatok mm mértékegységet

A munkasík kiválasztása

Válasszátok ki az XY síkot, majd jobb klikk rajta és a Look at paranccsal forgassátok a képernyővel szembe

Az alappontok beolvasása

A File menü Run Script parancsával futtassátok le az alappontokat tartalmazó Java scriptetÜgyeljetek arra, hogy az XY sík legyen kiválasztva

Mi a címe ennek a diának?

A pontok megjelenése után váltsatok a Sketching fülre

Kényszerek

A Constraints csoportból az az Auto constraintseszköznél pipáljátok be a Cursor lehetőséget

Egyenes vonalak berajzolása

A Draw csoportból a Line paranccsal kössétek össze az egyenes szakaszokat

Körív rajzolása

A Draw/Arc by center paranccsal rajzoljátok be a körívet (a körüljárási irány óramutató járásával megegyezik)

Kényszerek

A Constraints/Fixed paranccsal rögzítsétek a mérőperem tengelyét

Méretezés

A Dimensions/Semi-Automatic paranccsal méretezzétek be a modellt

Az Animate paranccsal megnézhetitek melyik méret mihez tartozik

Állítható méretek publikálása

Publikáljátok a cső sugarát Rcso néven, mint állítható paramétert (előtte lévő négyzetbe kattintva) –semmiképp ne használjatok ékezetet és szóközt

Állítható méretek publikálása

Publikáljátok a perem hosszát Sperem néven, mint állítható paramétert

Állítható méretek publikálása

Publikáljátok a perem lekerekítését Rperem néven, mint állítható paramétert

Felület létrehozása

1)Térjetek vissza a Modelling fülre 2) Válasszátok ki a Sketch1-et3) A Concept menü Surfacesfrom sketches parancsát válasszátok ki

1

2

3

Felület létrehozása

Válasszátok az Operationpontban az Add frozenlehetőséget

Felület létrehozása

A Generate gombbal hozzátok létre a felületet

Zárjátok be a Design Modeler-t

2. fejezet: A háló

A Mesher elindítása

Dupla kattintással a Mesh-enindítsátok el a Meshert

Mentsétek el a projektet (nincs SEHOL szóköz és ékezet)

Kezdeti háló

A Projekt fában a Meshrekattintva és Update-elve, nézzétek meg a jelenlegi hálót

A méretek beállítása

A Sizing menüt lenyitva állítsátok a Max face sizeméretet 1 mm-re

A méretek beállítása

Az update paranccsal frissítsétek a hálót

Sűrítés

Jobb klikk a projekt fa MesheleménInsertSizing

Sűrítés

1) Válasszátok ki a pontok kijelölésére szolgáló eszközt

2) Geometriaként jelöljétek ki a perem sarokpontját

1

2

2

Sűrítés

A sűrítési terület sugarának állítsatok be 8 mm-t, elem méretnek 0.5 mm-t

Sűrítés

Frissítsétek a hálót

Peremfeltételek beállítása

1) Válasszátok ki a vonalak kijelölésére szolgáló eszközt

2) Jelöljétek ki a cső belépő felületét

3) Jobb klikk a vonalon, Create Named Selectionparancs

4) Nevezzétek el Velocity_inletnek (nincs szóköz és ékezet)

Peremfeltételek beállítása

Járjatok el hasonló módon a1) Tengellyel – Axis2) Kilépő felülettel –

Pressure_outlet

1 2

Frissítsétek a hálót, mentsetek, majd zárjátok be a Meshert

3.-4. fejezet: A fizikai modell felállítása, az eredmények kiértékelése

A FLUENT elindítása

Dupla kattintással a Setup-on indítsátok a FLUENT-et

A FLUENT elindítása

FLUENT kezdőablaka, beállítható:- A használni kívánt

processzorok száma- A pontosság- A színséma- Nyomjatok egy OK-ot

Alapbeállítások

A General menüben lehet az alapvető beállításokat megtenni (megoldó választás, stac/instacszimuláció, a 2D tér típusa..)- Ellenőrizzétek a hálót a

Check paranccsal (1)- Állítsátok be a tengely

szimmetrikus (Axisymmetric) szimulációt (2)

2

A Fluentben a legtöbb beállítás a bal oldalon lévő fában és a menüben is elérhető

1

1

2

Fizikai modellek

A Models menüben – lehet a különböző fizikai modelleket beállítani- Válasszátok ki a Viscouspontot a turbulencia modell beállításához

Turbulencia modell

Válasszátok a Realizable k-emodellt

Anyagjellemzők

A Materials pontban tudjátok beállítani a folyadék tulajdonságait (dupla katt az air-en, vagy a create/edit-en

2

Folyadék zónák

A Cell zones menüben tudjátok a folyadékzónák tulajdonságait beállítani(pl.: forgó zóna, porózus zóna, hőforrás, impulzus forrás …)

Peremfeltételek

A Boundary Conditionpontban megtaláljátok a named selection-kéntbeállított peremfelületeket1) A Type-on belül

változtathatjátok a peremfeltétel típusát

2) Válasszátok ki a Velocity_inletet

3) Állítsatok be 10 m/s egyenletes belépősebességet

1

2

Peremfeltételek

- Állítsatok be 10 m/s egyenletes belépősebességet

A belépő turbulencia jellemzőket is definiálni kell:- állítsatok be 10%-os turbulencia intenzitást és 0.01 m-es hidraulikai átmérőt

Peremfeltételek

A kilépésnél a nyomást írjuk elő (pressure outlet)- Itt is lehet állítani pl. a visszaáramlás turbulencia jellemzőit

Peremfeltételek

A falakon is sok hasznos dolgot írhatunk elő, pl: mozgást (moving wall – utána meg lehet adni a sebesség komponenseket), nyírási jellemzőket (no slip – tapadás törvénye, specified shear – előírhatjuk a nyírófeszültséget, 0 nyírás megfelel a súrlódásmentes falnak), érdességi jellemzőket, több fázisú áramlás esetén a fallal érintkező részecskék viselkedését...

Differencia sémák

A Solution, Methodsmenüben állíthatóak a differencia sémák.- Mindent állítsátok másodrendűre

Relaxációs faktorok

A Solution, Controls menüben állíthatjátok be a relaxációs faktorkat, mellyel csillapíthatjátok/lassíthatjátoka megoldást (ezzel néha el lehet kerülni, hogy divergáljon)

Konvergencia figyelése

A Monitors menü segítségével definiálhatunk monitorokat, melyekkel különböző jellemzők alakulását figyelhetjük számítás közben- Állítsátok be a reziduumokat figyelő monitort (dupla katt)

Konvergencia figyelése

Állítsátok be, hogy ne legyenek konvergencia kritériumok

Konvergencia figyelése

Hozzatok létre egy felületi monitort: Report Definitions

Konvergencia figyelése

Figyeljük inkább a csúsztató feszültség terület szerinti átlagát a falon1) Type: Area

weightedaverage

2) Variable: Wall fluxes/wall shearstress

3) Felület a fal4) Rajzoltassuk ki a

képernyőre

1

2

3

4

Inicializáció

A Solution, Initializationmenüben tölthetjük fel kezdeti értékekkel a cellákat- A Standard method-dalugyanolyan értékeket adhatunk minden cellának

Inicializáció

Válasszuk most inkább a hybrid method-ot

Osztott képernyő

1) Jobb klikk a Meshfejlécen

2) New window3) Ismét jobb klikk4) Sub window view

Szimuláció elindítása

1) Az iteráció számot állítsátok 1000-re

2) Indítsátok a számítást

1

2

1

2

Kész

Szintvonalas ábrázolás

A Graphics and animation/Contoursparanccsal megjeleníthetjük pl. a nyomás eloszlást (a Filled lehetőség bepipálásával érhető el, hogy kitöltse)

Szintvonalas ábrázolás

Áramvonalak

A Graphics/Pathlinesparanccsal lehet kirajzoltatni az áramvonalakat (ki kell választani, hogy mely felületből indítsa őket)

3

Áramvonalak

Nyomáseloszlás

A Plot/ XY plot paranccsal lehet megjeleníteni pl. a nyomáseloszlást a falak mentén

3

Nyomáseloszlás

Kimeneti paraméter definiálása

Keressétek meg Report/Surface integralsparancsot

Kimeneti paraméter definiálása

Publikáljátok a belépésen a nyomás tömeg szerinti integrálját mint kimeneti paramétert Csináltassatok meg egy

iterációs lépést a programmal és zárjátok be a FLUENT-et

Kilépés

Csináltassatok meg egy iterációs lépést a programmal és zárjátok be a FLUENT-et

Paraméteres futtatás

Dupla katt a parameters-en

Paraméteres futtatás

Állítsatok be két számítási pontot Rperem= 1.5 mm és 2 mm sugárralFuttassátok le őket

A jutalom: Bruce Willis