WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 11 |

«КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ИНЖЕНЕРНОЙ ПРАКТИКЕ Прочность, колебания COSMOSDesignSTAR Аэрогидродинамика и теплопередача Кинематика и динамика механических систем Оптимизация конструкций COSMOSWorks ...»

-- [ Страница 5 ] --

в результате задаваемое статиче ское давление относится только к оси вращения этой системы коорди нат, а абсолютное давление определяется по этому заданному статиче скому давлению, плотности текучей среды, осредненной по всей рас четной области, угловой скорости вращения этой системы координат, радиусу, отсчитываемому от оси вращения этой системы координат:

= Если флажок с опции Pressure potential снят, то задаваемое статическое давление является абсолютным давлением. Если задача решается с учетом гравитации, то по умолчанию так же включается опция Pressure potential;

в результате задаваемое ста тическое давление относится только к точке начала Глобальной систе мы координат (Global Coordinate System), а абсолютное давление оп ределяется по этому заданному статическому давлению, плотности текучей среды, осредненной по всей расчетной области, вектору грави тационного ускорения и положения точки в этой системе координат:

флажок с опции Pressure potential (Давление в точке отсчета) снят, то задаваемое статическое давление является абсолютным давлением ;

• Temperature (Температура, статическая для газов) — температура вте кающей жидкости на Pressure openings (Отверстия с заданным давле нием) задается на тот случай, если поток будет втекать в расчетную об ласть через отверстия с заданным давлением.

Substance Concentrations (Концентрации компонентов текучей среды) — для многокомпонентной текучей среды необходимо задать концентрации (по массе (by Mass) или по объему (by ее компонентов. На Pressure openings (Отверстия с заданным давлением) концентрации зада ются на тот случай, если поток будет втекать в расчетную область через эти отверстия.

Кроме того, выбрав опцию Show advanced parameters (Показать дополни тельные параметры), можно задать свои значения параметров турбулентности (Turbulence parameters) или пограничного слоя (Boundary layer para meters) вместо задаваемых по умолчанию.

278 Глава О Turbulence parameters (Параметры турбулентности) — Intensity (Интен сивность турбулентности) и Length (Турбулентная длина) или Energy (Энергия турбулентности) и Dissipation (Турбулентная диссипация).

См. также разд. 5.5.4;

Boundary layer parameters (Параметры пограничного слоя) — для вте кающего в модель потока задаются:

• Boundary layer type (Тип пограничного слоя) — ламинарный (Lami nar) или турбулентный (Turbulent);

• Если выбрано граничное условие Входная скорость, то, отметив флажок Set up boundary layer parameters (Задать параметры пограничного слоя), можно также задать следующие параметры пограничного слоя:

Dynamic boundary layer thickness — толщина динамического по слоя;

° Heat boundary layer thickness — толщина теплового пограничного слоя;

Core velocity — скорость внешнего (относительно пограничного слоя) потока;

Core temperature — температура внешнего (относительно погра ничного слоя) потока.

( Примечание Если в окне Wizard (Мастер проекта) или General Settings (Общие установки) выбрана опция Laminar Only (Всюду ламинарное течение), то поле течения везде, включая пограничный слой, рассчитывается как ламинарное.

Если на вкладке Definition (Определение) выбрано граничное условие Real Wall (Реальная стенка), то на вкладке Settings (Параметры) задаются сле дующие параметры:

Adjust wall roughness (Задать шероховатость стенки) — задает шерохова тость выбранной поверхности;

О Adjust wall heat transfer coefficient (Задать коэффициент теплоотдачи) — позволяет определить тепловой поток от стенки к текучей среде при за данном коэффициенте теплоотдачи (Heat transfer coefficient) и, если не рассматривается теплопередача в твердых телах, заданной температуре стенки (Wall temperature). Температура текучей среды, которая также не обходима для определения теплового потока от стенки к текучей среде при заданном коэффициенте теплоотдачи, может быть определена одним из следующих двух способов:

• задана пользователем — для этого надо в строке Define fluid tempe rature by (Определить температуру текучей среды как) выбрать функ Аэрогидродинамика и теплопередача цию User defined temperature (Температура задается пользователем) и задать значение External fluid temperature (Температура внешней те кучей среды);

• получена интерполированием рассчитанной COSMOSFIoWorks темпе ратуры текучей среды на заданное пользователем расстояние от стенки модели: в строке Define fluid temperature by выберите функцию Temperature interpolated at prescribed distance (Интерполировать температуру на заданное расстояние) и укажите значение Dynamic boundary layer thickness (Толщина динамического пограничного слоя).

В результате необходимая для расчета теплового потока температура текучей среды будет определена интерполяцией рассчитанной темпера туры текучей среды на внешнюю границу динамического пограничного слоя;

Adjust temperature (Задать температуру задает темпера туру стенки (Wall temperature). Заданная температура стенки будет рас сматриваться как источник (или сток) тепла независимо от того, рассчи тывается ли в данном проекте теплопередача в твердых телах. Эта темпе ратура также необходима для определения теплового потока от стенки к текучей среде при заданном коэффициенте теплоотдачи в случае, если не рассматривается теплопередача в твердых телах.

Если решается внутренняя задача с учетом теплопередачи в твердых телах, то на выбранных внешних поверхностях модели может быть задано граничное условие вида Outer (Внешняя поверхность). В этом случае на вкладке Settings (Параметры) в строке Wall Condition (Условие на стенке) могут быть заданы следующие параметры:

temperature (Температура стенки) — температура внешней поверх ности модели;

О Heat transfer coefficient (Коэффициент теплоотдачи) — если выбрана эта опция, то на выбранных внешних поверхностях модели задается коэффи циент теплоотдачи этих поверхностей а в окружающую модель внеш нюю среду, чья температура задается как External fluid temperature (Температура внешней текучей среды), так что мощность теплового пото ка от этой внешней среды к выбранным внешним поверхностям модели будет определяться по следующей формуле: = а • - • S, где — температура выбранных внешних поверхностей модели, S — площадь этих поверхностей. При этом температура внешней поверхности модели рассчитывается COSMOSFIoWorks в результате расчета теплопередачи в твердых телах.

Глава Как уже отмечалось, при выборе типа граничного условия Реальная стенка (Real возможно задать плоскопараллельное, тангенциальное или вра щательное движение поверхности этой стенки.

Задание подвижных стенок На вкладке Moving Wall Settings (Параметры подвижных стенок) можно за дать движение поверхности стенки (без изменения ее геометрии в системе координат, в которой проводится расчет) путем задания направления и ско рости этого движения. Можно задать плоскопараллельное или тангенциаль ное движение (translation) цилиндрических поверхностей вдоль их образую щих или вдоль их направляющих, лежащих в плоскостях, перпендикулярных к образующим этих поверхностей, или вращение (rotation) осесимметричной поверхности около ее оси. Кроме того, может быть задана неподвижная стен ка (stator) во вращающейся системе координат. Задание подвижной стенки трактуется в программе как задание тангенциальной скорости поверхности в качестве граничного условия на этой поверхности.

( Примечание Задание подвижной стенки никак не влияет на расчет теплопередачи в этой стенке, т. е. при этом расчете движение стенки не учитывается. Таким образом, заданное движение стенки влияет только на движение текучей среды около по верхности этой стенки.

Для задания движения поверхности стенки перейдите на вкладку Moving Wall Settings и включите опцию Adjust moving wall settings (Задать пара метры подвижных стенок).

Тип движения выбирается из списка Motion type (Тип движения):

Translation (плоскопараллельное тангенциальное этот тип движения может быть задан для любой цилиндрической поверхности, т. е. поверхности, заданной параллельными прямолинейными образующи ми (или плоскопараллельным движением некоторой кривой вдоль прямо линейной образующей). Так, плоская поверхность, являющаяся частным случаем цилиндрической поверхности, может двигаться в любом направ лении в ее плоскости, а неплоская поверхность может двигаться либо вдоль ее прямолинейной образующей, либо вдоль ее направляющей кри вой, лежащей в плоскости, перпендикулярной этой образующей (рис. 5.42).

Rotation (Вращение) — этот тип движения может быть реализован для любой поверхности вращения, т. е. поверхности, образованной вращением некоторой кривой около заданной оси, например, для цилиндра или ко нуса (рис. 5.43).

П Stator (Статор) — этот тип стенки может быть задан только в случае про ведения расчета течения во вращающейся системе координат. При прове Аэрогидродинамика и теплопередача дении такого расчета все поверхности модели по умолчанию считаются неподвижными во вращающейся системе координат, т. е. вращающимися вместе с ней. Поверхности модели, которые заданы как Stator (Статор), считаются неподвижными в абсолютной (невращающейся) системе коор динат, т. е. вращающимися во вращающейся системе координат в проти воположную вращению системы координат сторону с угловой скоростью вращения, равной по абсолютной величине скорости вращения системы координат (рис. 5.44).

Направления движения Образующая Направляющая кривая Рис. 5.42. Примеры плоскопараллельного движения Для поверхностей конуса и цилиндра задано вращение Рис. 5.43. Пример вращательного движения расхода;

оудет полностью определяться показателем адиабаты газа и геометрией проточного тракта модели. В результате такого неверного задания входного граничного условия давление, плотность и массовый расход газа в процессе расчета будут увеличиваться и уменьшаться без сходимости к решению. Во время такого расчета появится соответствую щее предупреждение, что течение газа с заданным на входе в модель объемным расходом или скоростью, или числом Маха стало сверхзвуко вым в некотором месте расчетной области.

282 Глава Эти поверхности заданы как Статор 284 Глава В этом случае необходимо вместо этих граничных условий задать в ка честве граничного условия на входе в модель массовый расход или дав ление.

Обратите внимание, что описанная проблема появляется только в том слу чае, когда поверхность перехода через скорость звука (т. е. с числом Маха = полностью перекрывает проточный тракт модели.

Если рассчитывается течение газа и на выходе из модели получен сверх звуковой поток, то граничное условие на выходе из модели (а также на расположенной ниже по течению внешней границе расчетной области при решении внешней задачи) игнорируется. Если хотите, чтобы граничные условия на выходе из модели действительно были выполнены при реше нии задачи, убедитесь, что соответствующее поставленной задаче число Маха на выходе из модели меньше Окно Fan (Вентилятор) Граничное условие Fan (Вентилятор) рассматривается как идеальное устрой ство, создающее объемный (или массовый) расход (можно также задать за крутку потока) в зависимости от разницы статических давлений на входе и выходе из этого устройства, при этом давление со стороны расчетной области осредняется по поверхности задания вентилятора. Зависимость объемного (или массового) расхода через Fan от перепада статического давления берет ся из инженерной базы данных — так называемые fan curves (зависимости вентиляторов).

Вы можете задать вентилятор на любой соприкасающейся с текучей средой поверхности модели, например, на вспомогательных крышках, закрывающих входные и выходные отверстия модели (рис. 5.45).

' С Имеющиеся в Engineering Database (Инженерная база данных) зависимости объемного расхода через различные вентиляторы от перепада статического давления приведены там исключительно в качестве примеров, а не как реко мендации использовать именно эти вентиляторы. Зависимости, заданные в Инженерной базе данных, взяты из каталогов фирмы Papst. COSMOSFIoWorks не гарантирует точность этих зависимостей и не обновляет их при в каталогах. Если в решаемой задаче имеется вентилятор, то пользователь должен сам задать именно те характеристики, которые этот вентилятор имеет.

При задании характеристик необходимо руководствоваться данными фирмы производителя данного вентилятора.

Для вызова окна Fan (Вентилятор) выберите | Insert | Fan | Вставить | Вентилятор) (рис. 5.46).

Аэрогидродинамика и теплопередача Edit List I Item Properties and an Т Volume flow Volume Pressure 40. ' Pa H- ZJ Eg ZJ Seiies •'•• V. •• : ' ц{ \ SI j 1& ;

ffl.1) Series Series Рис. 5.45. Кривая зависимости вентилятора (fan curve), заданная в Инженерной базе данных Параметры Обзор Вентилятор — Definition j — Зависимость '.

Тип вентилятора fan to apply задания вентилятора : Face Фильтр Coordinate Система координат * | Ось задания associated соответствующие цели Входная поверхность Выходная поверхность (из вентилятора в текучую среду) (из текучей среды в вентилятор) Рис. 5.46. Окно Fan На вкладке Definition (Определение) определяются следующие параметры вентилятора:

О Fan curve (Зависимость вентилятора) — зависимость объемного (или мас сового) расхода от разницы статических давлений, заданная в инженерной базе данных. Нажав Browse (Просмотреть), вы попадаете в Инженерную базу данных, в папку, где находятся предварительно заданные зависимо сти, и можете выбрать зависимость, подходящую для вашего вентилятора.

Fan type (Тип вентилятора) — определяет тип задаваемого вентилятора, как один из следующих возможных:

• Inlet Fan (Входной внешний вентилятор) — задается на вход ном отверстии модели (подает текучую среду в расчетную область);

• External Outlet Fan (Выходной внешний вентилятор) — задается на выходном отверстии модели (отбирает текучую среду из расчетной об ласти);

• Internal Fan (Внутренний вентилятор) — задается внутри модели, т. е.

внутри расчетной области на двух поверхностях, одна из которых рас сматривается как входная из вентилятора в расчетную область (Inlet), а другая — как выходная (Outlet);

соответственно, между ними берется перепад давления. Необходимые для расчета расхода текучей среды че рез такой вентилятор статические давления на этих поверхностях опре деляются в процессе расчета течения внутри расчетной области и ос реднения полученных распределений давления по этим поверхностям.

Объемный расход текучей среды через внешние вентиляторы (External Inlet Fan и External Outlet Fan) определяется разностью между внешним давлением, заданным как Ambient pressure (Внешнее давление) на вклад ке Settings (Параметры), и статическим давлением текучей среды на по верхности вентилятора со стороны расчетной области, определенным в процессе расчета течения и по этой поверхности.

Faces to apply (Поверхность задания вентилятора) — выбранная в графи ческой области поверхность, на которой задается вентилятор. В случае за дания Internal Fan (Внутренний вентилятор) предварительно укажите, как интерпретировать выбираемую поверхность — как входную (из вентиля тора в текучую среду) или выходную (из текучей среды вентилятор). Для этого щелкните соответствующее окно списка Faces to apply (Поверхно сти задания вентилятора), в который будут включены имена всех выбран ных вами поверхностей. Для исключения поверхности из списка выделите ее имя в списке и нажмите клавишу или воспользуйтесь кнопкой Filter (Фильтр) 5.47).

Примечание При задании Internal Fan (Внутренний вентилятор) необходимо помнить, что Inlet (Входная поверхность) — это поверхность, через которую текучая среда выходит из вентилятора, a Outlet (Выходная поверхность) — это поверхность, через которую текучая среда входит в вентилятор.

Аэрогидродинамика и Рис. 5.47. Внутренний вентилятор в модели компьютера О Для задания вентилятора с закруткой потока, с произвольным вектором скорости или для задания значений параметров, зависящих от времени или координат, необходимо задать систему координат (Coordinate system) ось задания (Reference axis) так, как описано в разд. "Окно Boundary Condition (Граничное условие) данной главы.

На вкладке Settings (Параметры) задаются параметры потока на входе или выходе вентилятора (в зависимости от его типа): направление вектора скоро сти parameters), термодинамические параметры parameters), концентрации (Substance concentration) компонентов (для мно гокомпонентной среды), параметры турбулентности (Turbulence para meters).

При задании внутренних вентиляторов (Internal Fans) по умолчанию темпе ратура выходящего из вентилятора потока (т. е. потока на входной (inlet surface) по отношению к текучей среде поверхности) равна температуре по тока, входящего в вентилятор (т. е. заданного на выходной (outlet) по от ношению к текучей среде поверхности). Для задания температуры потока, выходящего из вентилятора, необходимо снять флажок с опции Use outlet temperature (Использовать выходную температуру).

Для задания радиационных свойств той или иной поверхности неоохо димо выделить поверхность и, нажав Browse (Просмотреть), выбрать нуж ную поверхность (Radiative surfaces) из Инженерной базы данных.

Подробную информацию о типах радиационных поверхностей см. в разд. 5.5.4.

Для свойства поверхности Blackbody opening/outer boundary (Абсолютно черные отверстие или внешняя граница) необходимо задать в Radiative temperature (Температура излучения) необходимую для расчета лучисто Глава Окно Surface Source (Поверхностный источник) Здесь вы задаете поверхностный тепловой источник на поверхности твердого тела, соприкасающейся с текучей средой.

Для вызова окна Surface Source (Поверхностный источник) выберите | Insert | Surface Source (FloWorks | Вставить | ис точник) (рис. 5.48).

истс 290 Глава го теплового потока = излучаемого данной абсолютно черной (т. е.

Е = поверхностью внутрь расчетной области.

Для свойства поверхности Solar opening (Поверхность солнечного излуче ния) необходимо задать составляющие вектора направления Direction X, Y, Z (Направление X, Y, Z) и интенсивность Intensity (Интенсивность) теплового потока, излучаемого этой поверхностью внутрь расчетной области.

( Примечание Если поверхность радиационного теплообмена является поверхностью тепло изолятора (материала с нулевой называемого в FloWorks insulator), то, вне зависимости от типа радиационной поверхности, задаваемого пользователем, всегда будет считать такую по верхность абсолютно белой стенкой wall).

Окно Volume Source (Объемный источник) Здесь вы задаете объемный тепловой источник в твердом теле или в текучей среде.

Объемный тепловой источник в твердом теле может быть задан только в слу чае учета теплопередачи в твердом теле (опция Heat transfer in solids).

Чтобы задать объемный тепловой источник в текучей среде, необходимо про странство, занятое этим источником, представить в виде детали сборки (или тела многотельной детали), а затем выключить (Disable) ее с помощью диа логового окна Component Control (Управление деталями), так что COSMOS FIoWorks будет рассматривать ее как полость, занятую текучей средой.

Примечание Если часть тела, в котором вы задали мощность тепловыделения (Heat Generation Rate), лежит вне расчетной области (Computational Domain), то в данном проекте вместо заданной вами будет использоваться величина, про порциональная объему той части тела, которая лежит в пределах расчетной области.

Для вызова окна Volume Source (Объемный источник) выберите FloWorks | Insert | Volume Source (FloWorks | Вставить | Объемный источник (рис. 5.50).

Возможные типы объемного источника: Temperature (Температура), Heat generation rate (Мощность тепловыделения, Вт) и Volumetric heat genera tion rate (Удельная мощность объемного тепловыделения, Вт/м3).

Положительные значения Heat generation rate (Мощность тепловыделения, Вт) и Volumetric heat generation rate (Удельная мощность объемного тепло выделения, Вт/м ) соответствуют выделению тепла в объеме, а отрицатель ные — поглощению тепла.

Аэрогидродинамика и теплопередача Параметры Система координат Объемный источник Volume Определение - j ТИП ИСТОЧНИКа - type: OK Cancel Поверхности ~ to the volume Help объемного источника Ось задания - IX Создать цели * Рис. 5.50. Окно Volume Source Окно Material Condition (Задание материала) Если решается сопряженная задача теплообмена, то в этом окне для выбран ного компонента сборки (или тела многотельной детали) можно задать мате риал, отличающийся от используемого для всех твердых тел данного проекта по умолчанию в соответствии с установками Wizard (Мастер проектов) или General Settings (Общие установки).

Для вызова окна Material Condition (Задание материала) выберите Works | Insert | Material Condition Works | Вставить | Задание мате риала) (рис.

Задание материала Выбранный материал Компоненты, которым apply the condition задается материал Рис. Окно Material Condition 292 Глава В списке Selected material (Выбранный материал) присутствуют материалы, выбранные в окне Wizard (Мастер проектов) на шаге задания материалов проекта. Если в этом списке вы не обнаружили нужного материала, необхо димо закрыть окно Material Condition и добавить материал в проект в окне General Settings (Общие установки), выбрав его из материалов, имеющихся в Engineering Database (Инженерной базе данных). Если же нужного мате риала нет в данный момент в Инженерной базе данных, необходимо открыть Database и добавить материал.

Выбранные твердые тела (компонент сборки или тело многотельной детали) отображаются в списке Components to apply the condition (Компо ненты, которыми задается материал). Выделить тело можно, щелкнув на его имени в Дереве проектирования (FeatureManager tree) или непосредственно в графической области, щелкнув на его поверхности, ребре или вершине.

Чтобы убрать компонент из списка, отметьте его в списке и нажмите клавишу .

Совет Во избежание некорректного перетекания тепла через необходимые для расче та внутренних течений вспомогательные крышки на отверстиях модели, лучше всего выполнить их в виде отдельных деталей и задать для них материал с ну левой теплопроводностью (insulator).

Окно Porous Condition (Задание пористой среды) Окно Porous Condition (Пористое тело) позволяет задать деталь (или тело многотельной детали) как пористое тело. Пористый материал для этого тела берется из Engineering Database (Инженерной базы данных).

Перед тем как задавать пористое тело, выполните следующие шаги.

Откройте Engineering Database (Инженерная база данных) и задайте там пористый материал, который собираетесь использовать для пористого те ла. Свойства пористых тел подробно описаны в разд.

2. В окне Component Control (Управление деталями) отключите деталь (или тело) модели, которая будет задана пористой.

Для вызова окна Porous Condition (Задание пористой среды) выберите Flo Works | Insert | Porous Condition (FloWorks | Вставить | Задание пористой среды) (рис. 5.52).

На вкладке Main (Главная) выбираются свойства пористого тела из инженер ной базы данных и тело (компонент сборки или тело многотельной детали), к которому эти свойства будут применены.

Если выбранный вами пористый материал имеет анизотропную проницае мость — Unidirectional (Однонаправленная), (Осесиммет Аэрогидродинамика и теплопередача ричная), Orthotropic — то на вкладке Direction (Направле ние) задается система координат и направление проницаемости для привязки свойств пористого материала к данному телу.

Направление Задание пористой среды Condition Главная OK Система координат Help Направление — the tangent to curve Кривая Направление определяется Направление совпадает с одной по касательным к выбранной кривой из осей выбранной системы координат Рис. 5.52. Окно Porous Condition Для анизотропных пористых с типом проницаемости Unidirectional (Од нонаправленная) или (Осесимметричная) направление про ницаемости выбирается одним из двух способов:

Direction is one of the axes of the selected coordinate system (Направление совпадает с одной из осей выбранной системы координат) — направление проницаемости совпадает с осью (Direction) выбранной системы коорди нат (Coordinate system). По умолчанию используется Global Coordinate System (Глобальная система координат проекта). При желании вместо нее можно выбрать любую справочную систему координат, выделив ее в Де реве проектирования (FeatureManager tree);

О Direction is the tangent to the selected curve everywhere (Направление оп ределяется по касательным к выбранной кривой) — в каждой точке порис того тела направление проницаемости определяется по касательной к кри вой (Curve). Чтобы выбрать кривую, щелкните ее в Дереве проектирова ния (FeatureManager tree).

Для анизотропных пористых тел с типом проницаемости Orthotropic (Орто тропная) проницаемость задается тремя взаимно перпендикулярными на правлениями, соответствующими осям выбранной системы координат (Coor dinate system).

294 Глава ( Примечание В имеется ограничение на величину сопротивления пористо го материала: 100 V/x, где скорость течения, максимальный размер ячейки расчетной сетки в пористом теле, проницаемость, задаваемая как свойство пористой среды в инженерной базе данных. Если k превышает эту ве личину, то можно получить неверное решение. Для уменьшения k рекомендует ся уменьшить х за счет задания более мелкой расчетной сетки в пористом теле, особенно на его границе с областью, заполненной текучей средой.

Задание Transferred Boundary Conditions (Перенесенные граничные условия) Опция Transferred Boundary Conditions (Перенесенные граничные условия) позволяет в качестве граничных условий использовать результаты расчета, полученные ранее в данном или каком-либо другом проекте. Единственное ограничение на используемые проекты: как текущий проект, так и проект, результаты которого используются в качестве граничных условий, должны иметь одну и ту же Global Coordinate System (Глобальную систему коор динат).

Для вызова мастера Transferred Boundary Conditions (Перенесенные гра ничные условия) выберите | Insert | Transferred Boundary Con ditions | Вставить | Перенесенные граничные условия). Далее мас тер задания шаг за шагом проведет вас через задание перенесенных гранич ных условий.

Шаг 1 — Selecting Boundaries (Выбор границ) Здесь указываются границы текущего проекта, на которых будут заданы гра ничные условия, перенесенные из другого проекта. В качестве них можно выбрать границы расчетной области (Computational domain boundaries), т. е. или поверхности модели для задания гра ничного условия на отверстии выделяется поверхность крышки его закры вающего), выбрав последние в графическом окне.

Примечание Необходимо, чтобы хотя бы часть расчетной области лежала в текучей среде.

Шаг 2 — Selecting Results to Transfer (Выбор переносимых результатов) Здесь указывается проект, результаты которого будут использоваться в каче стве граничных условий:

COSMOSFIoWorks project (Проектов позволяет выбрать проект одной из открытых моделей;

Аэрогидродинамика и теплопередача Results file (Файл с результатами) — результаты расчета хранятся в папке проекта в файле с расширением Если модель с нужным проек том не открыта, вы можете использовать ее результаты в качестве гранич ных условий, указав местоположение файла результатов.

Шаг 3 — Specifying Type of Condition (Задание типа граничного условия) На последнем шаге задается тип перенесенного граничного условия, т. е. на бор физических параметров, значения которых будут использованы в качест ве граничного условия. Из списка Boundary condition type (Вид граничного условия) можно выбрать один из следующих типов граничных условий:

О Ambient (Внешний поток) — те же параметры, которые задаются в каче стве граничного условия невозмущенного потока на границах расчетной области при решении внешних (external) задач. Во время расчета это усло вие используется точно так же, как условие невозмущенного потока для внешних задач;

Impulse температура, плотность, концентрации компонентов текучей среды, параметры турбулентности, импульс текучей среды (как и скорость, импульс — векторная величина);

О Velocity (Скорость) — скорость, температура, плотность, концентрации компонентов текучей среды, параметры турбулентности;

Static Pressure (Статическое давление) — те же параметры, которые за даются в качестве граничного условия Pressure openings (Отверстия с за данным давлением) при указании типа этого граничного условия Static Pressure (Статическое давление): статическое давление, температура, концентрации компонентов текучей среды и параметры турбулентности;

Total Pressure (Полное давление) — те же параметры, которые задаются в качестве граничного условия Pressure openings (Отверстия с заданным давлением) при указании типа этого граничного условия Total Pressure (Полное давление): полное давление, температура, концентрации компо нентов текучей среды и параметры турбулентности.

Независимо от того, какой тип граничного условия из перечисленных вы бран, если в текущем проекте и в проекте, результаты которого используются в качестве граничных условий, включена опция Heat Transfer in Solids (Теп лопередача в твердых телах), то там, где перенесенная граница попадает в твердое тело, в качестве граничного условия будет задана температура твер дого тела. При этом удельный тепловой поток из одного проекта в другой не переносится, а получается в результате расчета теплопередачи в текущем проекте, при этом никаких ограничений на его значение не накладывается.

296 Глава При определении границ расчетной области, на которых будут заданы пере несенные граничные условия, следует иметь в виду:

распределение параметров потока и параметров состояния твердого тела на этих границах, взятое из посчитанного расчета, должно быть монотон ным насколько возможно;

границы расчетной не должны быть расположены слишком близ ко к О граничные условия, перенесенные или заданные на границах расчетной области, должны соответствовать постановке задачи. Например, если в решаемой задаче материнская плата выполнена из теплопроводящего ма териала, то будет некорректно размещать границу расчетной области внутри материнской платы, т. к. это приведет к неправильному определе нию теплового потока, отводимого от чипа через материнскую плату.

5.5.6. Постановка целей проекта Стационарные задачи, т. е. задачи, решение которых не зависит от времени, решаются в COSMOSFloWorks как нестационарные. Для этого проводятся итерации по времени до тех пор, пока не будет получено установившееся, т. е. не меняющееся во времени, решение задачи. Чтобы определить, достиг нуто ли установившееся решение или нет, и вовремя остановить расчет, не обходимо иметь соответствующий критерий.

В COSMOSFloWorks имеются внутренние критерии для принятия решения о завершении расчета, но пользователю лучше самому задать такие критерии, называемые в COSMOSFloWorks Goals (Цели). В качестве целей можно зада вать любые физические параметры, представляющие для вас интерес в дан ном проекте.

Близкое к стационарному поведение целей в процессе расчета будет являться в этом случае критерием завершения расчета, т. е. достижения установивше гося с инженерной точки зрения решения задачи. Задание целей, возможно, не только снизит погрешности расчета интересующих вас параметров, но также в большинстве случаев позволит раньше остановить расчет, т. е. сокра тить время счета. Вы можете наблюдать поведение целей в процессе расчета и остановить расчет досрочно, если решите, что нет необходимости его про должать.

При анализе сходимости цели вычисляется дисперсия этой цели — разница между ее максимальным и минимальным значениями на отсчитываемом от последней выполненной итерации интервале анализа (analysis interval), кото рая сравнивается с критериальной (определяющей завершение расчета) дис персией этой цели, заданной вручную или автоматически. Наряду с критери Аэрогидродинамика и теплопередача ем сходимости целей есть и другие критерии завершения расчета, например, выполнение заданного числа итераций, единицей измерения количества ко торых является так называемая travel (продувка), длина которой в итерациях определяется автоматически, так что, в зависимости от установок, расчет мо жет завершиться после выполнения заданного числа продувок, хотя сходи мость целей еще не достигнута, или, наоборот, может завершиться сразу по достижении сходимости целей до выполнения заданного числа итераций.

Для каждой из заданных целей можно указать, использовать ли ее в качестве критерия завершения расчета. Если выбрана опция Use the for convergence control (Использовать цель для завершения расчета), то цель ис пользуется в качестве критерия завершения расчета по сходимости целей (Goal Convergence Criteria). Если цель не используется как критерий завер шения расчета, то ее поведение не влияет на выбор момента завершения рас чета, так что расчет может быть завершен до сходимости данной цели. Такие цели используются только для информации (for information only).

Вы можете задать Goals (Цели) следующих четырех типов:

П Global goal (Глобальная цель) — это физический параметр, рассчитывае мый для всей расчетной области. Для задания глобальной цели выберите | Insert | Global Goal | Вставить | Глобальная цель);

Surface goal (Поверхностная цель) — это физический параметр, рассчиты ваемый на заданной пользователем поверхности модели. Для задания по верхностной цели выберите FloWorks | Insert | Surface Goal (FloWorks | Вставить | Поверхностная цель);

П Volume goal (Объемная цель) — это физический параметр, определяемый только для сборок (или многотельных деталей) и рассчитываемый по за данному пользователем объему внутри расчетной области либо в текучей среде, либо в твердом теле. Для задания объемной цели выберите FloWorks | Insert | Volume Goal (FloWorks | Вставить | Объемная цель);

Equation Goal (Функциональная цель) — это цель, выраженная функцией, составленной из простейших математических операций над ранее задан ными целями, граничными и начальными условиями. Для задания функ циональной цели выберите FloWorks | Insert | Goal (FloWorks | Вставить Функциональная цель).

Для неинтегральных параметров можно задавать минимальное (Min), среднее (Av), максимальное (Мах), а также среднерасходное/среднемассовое (для по целей, Bulk Av) значения.

5.5.7. Регулирование расчетной сетки Как отмечено в разд. 5.3.2, математическая задача, соответствующая постав ленной инженерной газогидродинамической и/или тепловой задаче, решается 298 Глава на некоторой расчетной сетке с пространственными ячейками в форме парал лелепипедов, которая в COSMOSFloWorks строится автоматически, но на основании характеризующих ее установок, заданных пользователем или ис пользуемых по умолчанию.

Сетка, применяемая в COSMOSFloWorks, является прямоугольной и адап тивной. Сетка состоит из базовых ячеек, некоторые из них могут быть под роблены. Базовые ячейки задаются тремя наборами базовых плоскостей, со ответствующим трем осям декартовой системы координат. В общем случае расстояние между плоскостями в этих наборах может быть различным. При дроблении ячейка разбивается на 8 равных ячеек путем деления пополам по осям X, Y и Z. Каждая из этих ячеек также может быть подроблена аналогич ным образом и т. д. (рис. 5.53), Число операций дробления, необходимое для того, чтобы получить данную ячейку, называется уровнем ячейки или уров нем дробления ячейки. Базовые ячейки имеют 0. Максимально возможный уровень — 7.

Рис. 5.53. Адаптация сетки путем дробления — захват сеткой коаксиальных цилиндров Топология сетки описывает положение в пространстве некоей группы тел.

Пространство вне тел называется жидкостью. Ячейки делятся на 3 типа:

тельные ячейки (solid ячейки, целиком лежащие внутри этих тел;

жидкостные ячейки — целиком лежащие в жидкости (fluid cells) и частичные ячейки (partial cells) — ячейки, часть которых лежит в теле, а часть — в жид кости (рис. 5.54).

Аэрогидродинамика и Жидкостная ячейка Частичная Проточная площадь ячейка плоскость Тельная ячейка Рис. 5.54. Двумерное сеточное представление Рис. 5.55. Частичная ячейка прямого угла и типы ячеек Всю информацию о поверхности раздела несут частичные ячейки. Граница раздела аппроксимируется плоскостью и для каждой частичной ячейки хра нится информация о нормали к поверхности раздела в данной ячейке и об для протока жидкости долях граней (проточные площади). Соот ветственно, в ячейке возможно наличие только одной границы раздела жид кость/тело (рис. 5.55).

Если невозможно провести аппроксимацию границы раздела плоскостью, то ячейка называется ячейкой с неопределенной нормалью или иррегулярной (irregular cell). Так на рис. 5.56 иррегулярные ячейки выделены жирным.

Как уже отмечалось ранее, адаптивность прямоугольной сетки достигается путем дробления ячеек. Дробление ячейки инициируется в том случае, если для этой ячейки не удовлетворен один из следующих критериев:

критерий захвата малой особенности (Small feature criterion);

критерий кривизны поверхности (Curvature refinement criterion);

О критерий захвата выступов поверхности (Tolerance refinement criterion);

критерий дробления в каналах (Narrow channel refinement criterion);

критерий дробления по типу ячейки.

Каждому из этих критериев соответствуют максимальные уровни дробления, такие, что дробление происходит до тех пор, пока в получившихся ячейках не будут выполнены все критерии, либо пока размер ячейки не достигнет вели чины, соответствующей заданному максимальному уровню. Смысл критери ев подробно рассмотрен далее в разд. "Задание начальной расчетной сетки".

Глава Рис. 5.56. Пример захвата модели сеткой с образованием иррегулярных ячеек Процесс создания расчетной сетки осуществляется COSMOSFloWorks в об щем случае в три этапа.

Создание базовой расчетной непосредственно сразу после зада ния характеризующих ее параметров.

2. Создание начальной расчетной сетки (на основе базовой расчетной сет ки) — сразу после запуска задачи на счет. На этой сетке осуществляется решение задачи до того, как будет (если, конечно, будет) осуществлен 3-й этап построения расчетной сетки.

3. Модификация расчетной сетки в процессе решения задачи для лучшего разрешения областей расчетной области с сильным изменением решения (т. е. с высокими градиентами параметров) — если пользователем заданы соответствующие установки (при определенных установках этот этап от сутствует).

Количество доступных пользователю (т. е. задаваемых им или используемых по умолчанию) характеристик расчетных сеток, построенных на этих трех этапах построения расчетной сетки зависит от того, какую опцию выбрал пользователь:

если выбрана опция Automatic Initial Mesh (Автоматическая начальная сетка), то количество этих характеристик минимально;

Аэрогидродинамика и теплопередача если опция Automatic Initial Mesh (Автоматическая начальная сетка) от ключена, то все доступные пользователю характеристики начальной рас четной сетки задаются им в диалоговых окнах Initial Mesh (Начальная сетка) и, при необходимости, Local Initial Mesh (Локальная начальная сетка).

Рассмотрим эти характеристики расчетной сетки более подробно.

Автоматическая расчетная сетка Если в меню | Project (FloWorks | Проект) выбрана (т. е. отмечена галочкой) опция Automatic Initial Mesh (Автоматическая начальная сетка), то, выбрав FloWorks | Initial Mesh (FloWorks | Начальная сетка), попадаем в окно Automatic Initial Mesh (Автоматическая начальная сетка), которое дает пользователю доступ к следующим четырем характеристикам расчетной сетки:

бегунок Level of initial mesh (Уровень начальной сетки) имеет 8 позиций, определяющих размер ячеек базовой расчетной сетки, и автоматически за даваемые характеристики начальной расчетной сетки (см. далее): чем вы ше номер позиции, более густой будет начальная расчетная сетка, т. е.

с более мелкими ячейками, позволяющими лучше разрешить особенности геометрии модели (поверхности стенок), а также картину течения в про точных областях модели;

опция Minimum gap size (Минимальный зазор) становится доступной пользователю, если он отметит Manual specification of the minimum gap size (Минимальный зазор задается пользователем). В результате пользова тель может либо изменить значение этого параметра (которое уже опреде лено COSMOSFloWorks автоматически на основании заданных пользова телем при создании проекта граничных условий и тепловых источников) вручную в окошке Minimum gap size (Минимальный зазор), либо прирав нять его к некоторому выбранному размеру модели, отметив Minimum gap size refers to the feature dimension (Связать минимальный зазор с вы бранным размером модели) и выбрав нужный размер средствами Уменьшение значения этого параметра приводит к уменьше ' нию размера ячеек расчетной сетки, что достигается, в первую очередь, путем уменьшения размера ячеек базовой сетки так, чтобы на длину, оп ределенную значением этого параметра, приходилось в текучей среде ме жду двумя стенками не менее определенного количества ячеек начальной сетки, зависящего от позиции бегунка Level of initial mesh (Уровень на чальной сетки);

опция Minimum wall thickness (Минимальная толщина стенки) становит ся доступной пользователю, если он отметит Manual specification of the minimum thickness (Минимальная толщина стенки задается 302 _ Глава вателем). В результате пользователь может либо изменить значение этого параметра вручную в окошке Minimum wall thickness (Минимальная толщина стенки), либо приравнять его к некоторому выбранному размеру модели, отметив Minimum wall thickness refers to the feature dimension (Связать минимальную толщину стенки с выбранным размером модели) и выбрав нужный размер средствами SolidWorks. Уменьшение значения этого параметра приводит к уменьшению размера ячеек расчетной сетки, что достигается, в первую очередь, путем уменьшения размера ячеек базо вой сетки так, чтобы на длину, определенную значением этого параметра, приходилось в стенке твердого тела не менее определенного количества ячеек начальной сетки, зависящего от позиции бегунка Level of initial mesh (Уровень начальной сетки), причем, как видно из этого описания, не имеет смысла задавать величину Minimum wall thickness (Минимальная толщина стенки) больше величины Minimum gap size (Минимальный зазор);

опция Advanced narrow channel refinement (Дробление сетки в узких ка налах), если отмечена, позволяет "раздвинуть" ограничения на уровень дробления ячеек для обеспечения соответствующего уровню Level of initial mesh (Уровень начальной сетки) количества ячеек в текучей среде между канала.

Аналогичные характеристики расчетной сетки доступны пользователю при создании базовой части проекта с помощью Wizard (Мастер проектов): в его окне Result Resolution and Geometry Resolution (Уровень решения и разре шение геометрии модели) пользователь с помощью бегунка задает значение параметра Result Resolution (Уровень решения), определяющего базовую и начальную расчетную сетки аналогично параметру Level of initial mesh (Уровень начальной сетки), а остальные три параметра полностью идентичны описанным ранее. В отличие от Level of initial mesh, Result Resolution опре деляет также критерии завершения расчета и модификацию расчетной сетки в процессе расчета с целью ее адаптации к решению задачи.

Совет Отношение максимального размера модели к минимальному значению из двух величин Minimum gap size и Minimum wall thickness во многом определяет стратегию поведения при построении сетки. Если это отношение меньше 100, то использование автоматических настроек сетки (задаются в окне Automatic Initial Mesh), скорее всего, оптимально. Если больше 300, но меньше 1000, то использование ручных настроек (задаются в окне Initial Mesh) может сущест венно уменьшить число ячеек и потому крайне желательно. Если больше 1000, то использование ручных настроек абсолютно необходимо.

Задание начальной расчетной сетки Если в меню Flo Works | Project (FloWorks | Проект) снять отметку (галочку) с опции Automatic Initial Mesh (Автоматическая начальная сетка), то, щелк Аэрогидродинамика и теплопередача нув Works | Initial Mesh (FloWorks | Начальная сетка), можно открыть диалоговое окно Mesh (Начальная сетка), на четырех вкладках которо го пользователь получает доступ ко всему набору характеристик расчетной сетки.

На вкладке Basic Mesh (Базовая сетка) задаются параметры базовой сетки, которая образована пересечением трех семейств плоскостей, перпендику лярных, соответственно, трем осям X, Y, Z декартовой Глобальной си стемы координат (Global coordinate system), в которой осуществляется расчет:

• число ячеек вдоль осей X, Y, Z этой Глобальной системы координат;

• сдвиг, сгущение или разрежение базовой сетки с помощью:

управляющих плоскостей (Control planes), заданных пользователем в одноименной таблице в дополнение к двум всегда присутствую щим в этой таблице управляющим плоскостям, которые являются границами расчетной области;

коэффициентов сгущения или разрежения базовой сетки, заданных пользователем в столбце Relative mesh step (Относительный сетки) той же таблицы для имеющихся управляющих плоскостей (рис. 5.57).

Рис. 5.57. Сгущение сетки с помощью управляющих плоскостей По умолчанию при решении внутренних задач базовая сетка всегда рав номерная, с почти кубическими ячейками (для внешних задач предусмот 304 Глава рено сгущение к обтекаемой модели последовательности образующих эту сетку плоскостей и, соответственно, разрежение к границам расчетной об ласти).

Если отметить опцию Draw basic mesh (Показать базовую сетку), то базо вая сетка тут же будет показана на модели.

На вкладке Solid/Fluid Interface (Поверхность раздела твердых тел с теку чей средой) задаются значения параметров, определяющих разрешение геометрических особенностей поверхности модели, омываемой текучей средой:

• с помощью бегунка Small solid feature refinement level (Уровень раз решения сеткой мелких особенностей модели), принимающего дис кретные положения задается допустимый максимальный уровень дробления ячейки базовой сетки для удовлетворения критерия разре шения начальной расчетной сеткой мелких особенностей модели, кото рый заключается в том, что максимальный угол между нормалями к поверхности модели в расчетной ячейке не должен превышать 120° (рис. 5.58): положение бегунка N, где N = означает, что допусти мый минимальный размер ячейки начальной сетки при попытках удов летворить этот критерий в раз меньше размера ячейки базовой сетки по каждой из осей Глобальной системы координат (Global Coordinate system) (рис. 5.59);

Дробления не произошло ячейки (угол между нормалями <= (угол между Л Рис. 5.58. Дробление по критерию 120° • с помощью бегунка Curvature refinement level (Уровень разрешения сеткой кривизны поверхности), принимающего дискретные положения задается допустимый максимальный уровень дробления ячейки базовой сетки для удовлетворения критерия разрешения начальной расчетной сеткой кривизны поверхности модели (см. далее): положение бегунка N, где N = означает, что допустимый минимальный раз мер ячейки начальной сетки при попытках удовлетворить этот крите рии в раз меньше размера ячейки базовой сетки по каждой из осей Глобальной системы координат (рис. 5.60);

Аэрогидродинамика и теплопередача Рис. 5.59. Влияние уровня разрешения сеткой мелких особенностей модели на разрешение расчетной сеткой горизонтального тонкого цилиндра.

Слева: уровень разрешения = 1 — построенная расчетная сетка не разрешила этот цилиндр;

справа: уровень разрешения = 4 — построенная расчетная сетка разрешила этот цилиндр Рис. 5.60. Влияние разрешения расчетной сеткой кривизны поверхности модели на размер частичных ячеек расчетной сетки.

Слева: уровень разрешения = 0 — частичные ячейки не дробятся;

справа: уровень разрешения = 1 — частичные ячейки дробятся 1 раз • Curvature refinement criterion (Критерий разрешения сеткой кривизны поверхности) — задает допустимый максимальный угол а (в радианах) между нормалями к поверхности модели в расчетной ячейке, который используется в качестве критерия разрешения начальной расчетной сеткой кривизны поверхности модели: очевидно, что чем меньше этот угол, тем лучше разрешение кривизны поверхности (см. рис. 5.60).

Кроме того, при 120° этот критерий совпадает с критерием разре шения сеткой мелких особенностей модели, а при а < имеет перед последним приоритет;

Глава поверхность Рис. 5.61. Влияние уровня разрешения расчетной сеткой выступов поверхности модели на разрешение расчетной сеткой выступов поверхности модели.

а) определение дробление ячеек при работе опции Small solid features refinement;

г-е) дробление ячеек при работе опции Tolerance г-д) критерий разрешения сеткой выступов поверхности модели = е) этот критерий = 0, • с помощью бегунка Tolerance refinement level (Уровень разрешения сеткой выступов поверхности), принимающего дискретные положения задается допустимый максимальный уровень дробления ячейки базовой сетки для удовлетворения критерия разрешения начальной расчетной сеткой выступов поверхности модели: положение бегунка N, где N = означает, что допустимый минимальный размер ячейки начальной сетки при попытках удовлетворить этот критерий в раз меньше размера ячейки базовой сетки по каждой из осей Глобальной системы координат (рис.

• Tolerance refinement criterion (Критерий разрешения сеткой выступов поверхности) — задает допустимую максимальную выпуклость (т. е.

допустимое максимальное расстояние) поверхности модели в ячейке относительно плоского многоугольника, аппроксимирующего эту по верхность в ячейке (см. рис. 5.61).

На вкладке Refining Cells (Дробление ячеек) с помощью бегунков, прини мающих дискретные положения задается дробление всех ячеек вы бранного типа в заданное число раз относительно ячейки базовой сетки:

положение бегунка N, где N = означает, что размер ячейки началь ной сетки будет в раз меньше размера ячейки базовой сетки по каждой из осей Глобальной системы координат:

• если отмечено Refine cells (Дробить все ячейки), то с помощью бе гунка Level of refining all cells (Уровень дробления всех ячеек) уста навливается уровень дробления всех ячеек расчетной сетки;

Аэрогидродинамика и теплопередача • если отмечено Refine fluid cells (Дробить все ячейки в текучей среде), то с помощью бегунка Level of refining fluid cells (Уровень дробления всех ячеек в текучей среде) устанавливается уровень дробления всех ячеек расчетной сетки в текучей среде;

• если отмечено Refine solid cells (Дробить все ячейки в твердом теле), то с помощью бегунка Level of refining solid cells (Уровень дробления всех ячеек в твердом теле) устанавливается уровень дробления всех ячеек расчетной сетки в твердом теле;

• если отмечено Refine partial cells (Дробить все частичные ячейки), то с помощью бегунка Level of refining partial cells (Уровень дробления всех частичных ячеек) устанавливается уровень дробления всех час тичных ячеек расчетной сетки (частичные ячейки — ячейки, находя щиеся частично в теле, частично в текучей среде), причем ячейки этого типа будут дробиться до максимального уровня дробления среди мак симальных уровней дробления, заданных различными характеристика ми начальной расчетной сетки.

На вкладке Narrow channels (Узкие каналы), если отмечена опция narrow channels refinement (Включить опцию дробления сетки в узких каналах), задаются значения параметров, определяющих дробление ячеек начальной расчетной сетки для получения более точного решения задачи в проточных частях модели:

• в окне Characteristic number of cells across a narrow channel (Крити ческое число ячеек поперек узкого канала) задается минимальное число ячеек начальной расчетной сетки в текучей среде по нормали к поверх ности модели до противоположной поверхности модели: если этих яче ек меньше, то они дробятся;

• с помощью бегунка Narrow channel refinement level (Уровень дробле ния сетки в узких каналах), принимающего дискретные положения задается допустимый максимальный уровень дробления ячейки базовой сетки для удовлетворения критерия Characteristic number of cells across a narrow channel (Критическое число ячеек поперек узкого канала): положение бегунка N, где N = означает, что допустимый минимальный размер ячейки начальной сетки при попытках удовле творить этот критерий в раз меньше размера ячейки базовой сетки по каждой из осей Глобальной системы координат;

• если опция the minimum height of narrow channels (Задать ми нимальную высоту узкого канала) и/или опция Enable the maximum height of narrow channels (Задать максимальную высоту узкого канала) отмечены и заданы значения этих величин, то вышеописанная про 308 Глава цедура дробления ячеек начальной расчетной сетки в узких каналах бу дет работать не во всей расчетной области, а только там, где расстояние в текучей среде по нормали к поверхности модели до противоположной поверхности модели будет лежать в указанном с помощью этих вели чин диапазоне.

Критерий дробления в тонких каналах среди прочих критериев стоит особня ком. Дело в том, что если остальные критерии базируются на свойствах по верхности в данной ячейке (не считая критерий дробления по типу ячейки), то критерий дробления в тонких каналах базируется на количестве ячеек между поверхностями. Общая идея алгоритма состоит в трассировке лучей.

С аппроксимирующей плоскости в ячейке выпускается нормаль и определя ется, через сколько ячеек она прошла, прежде чем достигла другой поверхно сти. Вычисляемым параметром является эффективное число ячеек на луче.

Это число сравнивается с заданным числом ячеек на канал. Если число ячеек на луче меньше заданного, то происходит дробление сетки. Следует обратить внимание, что при дроблении (в силу дискретности) число ячеек может ока заться больше заданного. В этом случае часть ячеек в середине канала объ единяются. Действительно, исходя из специфики течений жидкости, вблизи стенки канала необходимо иметь более густую сетку. Кроме того, обеспечи вается максимально возможная симметрия сетки (рис. 5.62).

Рис. 5.62. Пример адаптации сетки в тонком канале:

обеспечивается постоянное число ячеек на канал при его переменной толщине Аэрогидродинамика и теплопередача При нажатии на кнопку Reset (Восстановить) в окне Initial Mesh (Начальная сетка) появляется окно Automatic Initial Mesh (Автоматическая сетка), изменения в котором автоматических критериев сетки приведут к со ответствующим изменениям характеристик базовой и начальной сетки в окне Initial Mesh.

Задание начальной расчетной сетки в локальных областях Если в некоторых подобластях расчетной области необходимо задать харак теристики начальной расчетной сетки, отличающиеся от заданных в диалого вом окне Initial Mesh (Начальная сетка), можно воспользоваться диалоговым окном Local Initial Mesh (Локальная начальная сетка), вызываемом при вы боре | Insert | Local Initial Mesh | Вставка | Локальная начальная сетка).

Подобластями, в которых могут задаваться характеристики начальной рас четной сетки, могут быть детали (компонент сборки или тело многотельной детали), поверхности, кромки или углы деталей. Если интересующая область является областью в жидкости, то эту область нужно задать как деталь и ука зать COSMOSFloWorks рассматривать ее как объем, занятый жидкостью, от ключив это тело в окне Component Control (Управление компонентами).

В окне Local Initial Mesh (Локальная начальная сетка) задаются значения тех же параметров начальной расчетной сетки, что задаются на вкладках диало гового окна Initial Mesh (Начальная сетка), за исключением параметров базо вой сетки (они здесь изменяться не могут). В результате в этих подобластях будут действовать только заданные в этом диалоговом окне характеристики построения начальной расчетной сетки.

Если изложение принципов действия критериев адаптации сетки к геометрии модели показалось вам недостаточным для принятия решения о задании тех или иных настроек сетки на практике, можете воспользоваться табл. 5.10.

Таблица Использование настроек дробления ячеек начальной сетки Тип дробления Применяется к объектам Результат Small solid features Поверхности раздела Выделяет мелкие refinement жидкость/тело, особенности геометрии жидкость/пористая среда, пористая среда/тело Curvature Поверхности раздела Выделяет поверхности refinement жидкость/тело, с кривизной, больше жидкость/пористая среда, заданной пористая среда/тело, (разные материалы) 310 Глава Таблица 5.10 (окончание) Тип дробления Применяется к объектам Результат Tolerance Поверхности раздела Обеспечивает заданное refinement жидкость/тело отклонение сеточного представления геометрии от реальной геометрии Narrow channel Внутренние объемы Обеспечивает заданное refinement и проточные каналы, число ячеек поперек канала ' заполненные жидкостью Refining cells Объемы, жидкости или тела, Обеспечивает заданную поверхности раздела сред, густоту сетки в области тела, расчетная область жидкости или на поверхности раздела двух сред 5.5.8. Управление процессом расчета Помимо задания в проекте COSMOSFloWorks исходных данных для расчета, т. е. типа задачи, учитываемых физических особенностей, материалов и ве ществ, начальных и граничных условий, характеристик начальной расчетной сетки, до начала расчета пользователь также задает (или оставляет заданными по умолчанию) установки, касающиеся действий COSMOSFloWorks во время решения задачи (при необходимости, их можно также изменить во время рас чета):

критерии завершения расчета;

О изменение (дробление) расчетной сетки в областях с рассчитанными вы сокими градиентами параметров;

сохранение промежуточных результатов расчета;

дополнительные влияющие на время и точность решения задачи ("замораживание" параметров течения;

изменение заданного по умолча нию шага по времени для нестационарных задач;

изменение заданного по умолчанию числа лучей, выпускаемых с поверхности при расчете радиа ционного теплообмена).

Рассмотрим все эти установки подробнее.

Опции управления расчетом Критерии завершения задачи и другие установки, касающиеся действий COSMOSFloWorks во время решения задачи, показаны и доступны для изме нения в окне Calculation Control Options (Опции управления расчетом), ко торое вызывается при выборе | Calculation Control Options Аэрогидродинамика и теплопередача (FloWorks | Опции управления расчетом), или во время расчета из меню Calculation (Расчет) диалогового окна Solver (Решатель) (рис. 5.63).

Адаптация Дополнительные сетки Сохранение параметры Control Опции управления расчетом [ Условия завершения Finish • Minimum refinement Минимальное число Maximum Максимальное число итераций calculation Максимальное время расчета e • Maximum Auto Максимальное число продувок Goals Сходимость целей Интервал анализа - • Analysts Auto Criteria Критерии SG Average Auto Рис. 5.63. Окно Calculation Control Options Критерии завершения расчета Если задача нестационарная и имеет нестационарное и непериодическое ре шение, то расчет обычно проводится до заданного момента физического вре мени задачи. Если, начиная с некоторого момента времени, решение неста ционарной задачи устанавливается, т. е. становится стационарным или пе риодическим, и именно это решение интересует пользователя, то расчет проводится до достижения этого момента времени, точнее, до определения этого стационарного или периодического решения на основании выполнения некоторого критерия, что позволяет утверждать, что такое решение достиг нуто. Поскольку задача решается численно, то осуществляется дискретизация решения задачи не только по пространству, но и по времени, т. е. задача ре шается сначала на некотором временном слое, затем выполняется очередной шаг по времени, который, естественно, одинаков для всей расчетной области.

Эти шаги по времени в COSMOSFloWorks называются итерациями (iterations);

номер текущей итерации выводится в окно наблюдения за расче том (Solver), после каждой итерации в таблицу и на график целей (Goals) вы даются текущие значения целей проекта, а также обновляются визуализируе мые картины полей физических параметров.

Если задача стационарная, то, в соответствии с подходом COSMOSFloWorks, она решается как нестационарная, но для ускорения установления решения 312 Глава шаги физическом времени задачи осуществляются не с одинаковым для всей расчетной области шагом, а с локальными, т. е. разными для различных областей расчетной области, шагами по времени, так что физическое время задачи в разных областях расчетной области после выполнения очередного шага по времени разное. Каждый такой шаг по времени в COSMOSFloWorks также называется итерацией (iteration), после каждой итерации пользо вателю выдаются полученные в результате ее выполнения значения физиче ских параметров в той же форме, что и при решении нестационарных задач.

Как и при поиске стационарного или периодического решения нестационар ной задачи, возникает проблема идентификации достижения искомого реше ния задачи, которая решается также на основании анализа выполнения неко торого критерия, — как только он выполняется — можно утверждать, что такое решение достигнуто, и, следовательно, завершить расчет после очеред ной итерации по времени.

На вкладке Finish (Завершение) пользователю предлагается (на его выбор) воспользоваться следующими критериями завершения расчета.

Finish Conditions (Условия завершения) — в этом поле необходимо ука зать, достаточно ли для завершения расчета выполнение хотя бы одного из следующих используемых критериев (для этого надо выбрать If one is satisfied), или для завершения расчета должны быть выполнены все ис пользуемые критерии (для этого надо выбрать If ail are satisfied):

• Minimum refinement number (Минимальное число дроблений) — ми нимальное число уточнений расчетной сетки в процессе решения зада чи. Расчет будет продолжаться, как минимум, до тех пор, пока не будет выполнено заданное число дроблений;

• Maximum iterations (Максимальное число итераций) — число итера ций, которое должно быть выполнено;

• Maximum physical time (Максимальное время задачи) — если решает ся нестационарная задача, то указать длительность расчета по физиче скому времени задачи;

Maximum calculation time (Максимальное время расчета) — процес сорная длительность расчета;

• Maximum travels (Максимальное число продувок) — число итераций, измеряемое в продувках (travels), которое должно быть выполнено.

Термин travel (продувка) означает выполнение определенного количе ства итераций при решении задачи. Это количество итераций определя ется для каждой задачи индивидуально: для стационарной задачи в за висимости от расчетной сетки, для нестационарной задачи — в зависи мости от свойств текучей среды и течения, а именно, как такое Аэрогидродинамика и теплопередача количество итераций, за которое возмущение течения пересечет рас четную область;

• Goals Convergence (Сходимость целей) — в этом поле можно указать, анализируется ли поведение заданных в проекте целей для принятия решения о завершении расчета (если да, то флажок должен быть отме чен). Если поведение целей анализируется, то:

в строке Analysis interval (travels) (Интервал анализа можно задать длину (в продувках, т. е. travels) интервала анализа целей, отличающуюся от заданной по умолчанию;

в группе Goals Criteria (Критерии целей) можно задать дисперсии целей, отличающиеся от используемых по умолчанию, по достиже нии которых на заданном интервале анализа будет считаться, что по данной цели достигнута сходимость решения задачи, так что расчет можно завершить.

Адаптация расчетной сетки к решению задачи Под адаптацией сетки к решению задачи понимается изменение расчетной сетки в процессе расчета для учета особенностей получаемого решения. Для этого ячейки сетки дробятся в тех высокоградиентных областях течения, ко торые не были достаточно хорошо разрешены расчетной сеткой до начала расчета или во время предыдущих адаптации расчетной сетки к решению за дачи, и сливаются в более крупные в низкоградиентных областях течения.

На вкладке Refinement (Адаптация сетки) пользователь может изменить ис пользуемые по умолчанию установки изменения расчетной сетки во время решения задачи (т. е. адаптации расчетной сетки к решению задачи).

Refinement (Адаптация сетки) — указывает на необходимость изменения расчетной сетки во время решения задачи. Для этого вместо disabled (от ключено) выбрать допустимый уровень дополнительного дробления ячеек расчетной сетки во время решения задачи: level = N, означает, что допустимый минимальный размер ячеек расчетной сетки после дроб ления в раз меньше размера ячейки начальной расчетной сетки по каж дой из осей Глобальной системы координат (Global Coordinate System);

Refinement criterion (Критерий дробления сетки) — если обозначить его как то ячейка расчетной сетки при ее адаптации к решению задачи будет дробиться (т. е. будет разделена пополам по каждому координатно му направлению, так что образуется 8 ячеек вдвое меньшего размера) в Том случае, когда за время, прошедшее после последней адаптации сетки к решению задачи, хотя бы раз выполнилось условие а • где а — коэффициент, определяемый тем, в какой среде лежат соседние 314 Глава ячейки = 1, если ячейка лежит в твердом теле, или лежит в текучей среде, но все ее соседние ячейки лежат либо только в текучей среде, либо только в твердом теле), — характеристика решения в данной ячейке, определяемая следующим образом:

• в жидкости:

V • в газе в стационарной задаче:

в газе в нестационарной задаче:

| в твердом теле:

global где V — вектор скорости, Р — давление, р — плотность текучей среды, Т — температура, х — координата, — число соседних ячеек (от до 24), нижний индекс о обозначает параметры рассматриваемой ячейки, нижний индекс обозначает параметры соседней ячейки, имеющей общую грань с рассматриваемой ячейкой, нижний индекс sound обозна чает параметры при скорости звука, обозначает разницу темпера тур в расчетной области, нижний индекс j обозначает номер оси системы координат, нижний индекс обозначает параметры в соседних ячей ках в направлении у системы координат, нижний индекс обозна чает параметры в соседних ячейках в направлении, противоположном на правлению оси j системы координат. Значения всех параметров берутся в центрах ячеек.

О criterion (Критерий слияния ячеек сетки) — если обозна чить его как то 8 дочерних (т. е. образовавшихся ранее при дроблении Аэрогидродинамика и теплопередача ячейки сетки) ячеек родительской (т. е. дроблением которой они получе ны) ячейки расчетной сетки при адаптации расчетной сетки к решению за дачи будут слиты обратно в эту родительскую ячейку в том случае, когда на каждой итерации после последней адаптации расчетной сетки к реше нию задачи, или, если данная адаптация первая в расчете, то после опре деляемого внутри COSMOSFloWorks стартового момента для начала вы полнения таких сравнений, выполнялось условие где — характеристика решения в рассматриваемых 8 дочерних ячейках, опреде ляемая точно так же, как в Refinement criterion (Критерий дробления сетки), за исключением того, что суммирование при определении вы полняется по всем 36 парам этих 8 дочерних ячеек;

О Adaptive Refinement in Fluid (Адаптация сетки в жидкости) — если вы брана эта опция, сетка будет изменена в областях с текучей средой. При этом по умолчанию характеристика решения в ячейке рассчитывается по локальной, т. е. в данной ячейке относительно соседних ячеек, вариа ции параметра. Это может вызвать ненужные дробления ячеек в не очень важных для решения задачи местах расчетной области, т. е. там, где в этом нет необходимости. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать опцию Use global parameter variation (Использовать глобальную вариа цию параметра), указывающую, что при адаптации сетки к решению зада чи будут использованы не локальные, а глобальная вариация параметра.

В результате изменения скорости, давления, плотности между итерациями будут отнесены к максимальной разности значений данных параметров во всей расчетной области:

max min где индексы max и min означают максимальные и минимальные во всей расчетной области значения;

Adaptive Refinement in Solid (Адаптация сетки в твердом теле) — если выбрана эта опция, сетка будет изменена в твердых телах;

Approximate Maximum Cells (Максимально допустимое число ячеек рас четной определяет максимально возможное число ячеек. В ре зультате адаптации расчетной сетки к решению задачи число ячеек этой сетки может оказаться столь большим, что продолжение расчета будет не возможно из-за переполнения оперативной памяти компьютера. Эта опция позволяет ограничить число ячеек расчетной сетки, создаваемых при адаптации расчетной сетки к решению задачи. Возможно, что заданное максимально допустимое число ячеек будет несколько превышено из-за особенностей построения сетки. Ячейки с более высокими значениями дробятся первыми, что обеспечивает оптимальную сетку в случае дости Глава жения (или некоторого превышения) заданного максимально допустимого числа ячеек;

Refinement Strategy (Стратегия адаптации сетки к решению — определяет моменты времени проведения адаптации расчетной к решению задачи. Можно либо оставить используемую по умолчанию Пе риодическую адаптацию сетки к решению задачи (Periodic refinement), либо вместо нее выбрать Табличную адаптацию сетки к решению задачи (Tabular refinement) или Адаптацию сетки к решению задачи только вручную (Manual only):

• Units (Единицы) — единицы измерения (итерации (iterations) или про дувки с помощью которых задаются моменты проведения адаптации сетки к решению задачи;

• Relaxation interval (Интервал релаксации) — задается в выбранных в Units (Единицы) единицах измерения и отсчитывается от момента по следней адаптации сетки к решению задачи;

до его истечения расчет не может быть завершен;

• если выбрана опция Periodic refinement (Периодическая адаптация сетки к решению задачи), то задается момент выполнения первой адап тации — Start (Стартовый момент), а также периодичность проведения адаптации — Period (Периодичность);

• если выбрана опция Tabular refinement (Табличная адаптация сетки к решению задачи), то, дважды щелкнув в ячейке Refinement table (Таб лица адаптации сетки), можно открыть окно для задания (в выбранных в Units (Единицы) единицах измерения) каждого момента выполнения адаптации сетки к решению задачи;

• если выбрана опция Manual only (Адаптацию сетки к решению задачи только вручную), то расчетная сетка будет адаптироваться к решению задачи только при выборе Calculation | Refine (Расчет | Адаптировать сетку) в окне Solver (Решатель);

таким же способом можно иницииро вать адаптацию сетки к решению задачи при использовании опций Periodic refinement (Периодическая адаптация сетки к решению за дачи) и Tabular refinement (Табличная адаптация сетки к решению за дачи).

Сохранение промежуточных результатов На вкладке Saving (Сохранение) задаются моменты (в выбранных единицах измерения) сохранения промежуточных результатов во время решения за дачи.

Если отмечена опция Save Before Refinement (Сохранить перед адаптаци ей сетки к решению задачи), то промежуточные результаты решения зада Аэрогидродинамика и теплопередача чи будут автоматически сохраняться во время расчета перед каждым из менением расчетной сетки (т. е. ее адаптации к решению задачи).

Если отмечена опция Periodic Saving (Периодическое сохранение), то промежуточные результаты решения задачи будут периодически сохра няться во время расчета. Эта опция имеет два параметра:

• Units (Единицы) — единица измерения, с помощью которой будет за дан период сохранения промежуточных результатов решения задачи.

Предлагается выбрать Iterations (Итерации) или Physical time (Физи ческое время задачи — только для нестационарных задач);

• Period (Период) — период (в выбранной единице измерения) сохране ния промежуточных результатов решения задачи.

Если отмечена опция Tabular Saving (Табличное сохранение), то проме жуточные результаты решения задачи будут сохраняться в моменты рас чета, заданные пользователем таблично. Эта опция задается с помощью Units (Единицы) и Saving Table (Таблица моментов сохранения резуль татов):

• Units (Единицы) — выбирается единица измерения, с помощью кото рой будут заданы моменты сохранения промежуточных результатов решения задачи. Предлагается выбрать Iterations (Итерации) или Physical time (Физическое время задачи — только для нестационарных задач);

• если дважды щелкнуть в ячейке Saving Table (Таблица моментов со хранения результатов), то в появившемся в результате окне Table (Таб лица) можно задать таблицу моментов (в выбранных единицах измере ния) для сохранения промежуточных результатов решения задачи.

Если решается нестационарная задача, и в Wizard (Мастер проектов) в окне Time Settings (Временные установки) заданы Output time step (Временной шаг выдачи результатов) или Output time moments (Моменты выдачи ре зультатов), то их значения (в единицах физического времени задачи) появля ются в соответствующих ячейках, т. е. значение Output time step (Временной шаг выдачи результатов) становится значением параметра Period (Период) опции Periodic Saving (Периодическое сохранение), а значения Output time moments (Моменты выдачи результатов) появляются в таблице окна Table (Таблица) и в ячейках Point N (Точка Дополнительные опции При моделировании различных явлений нередко возникает ситуация, когда на результат оказывают влияние процессы, идущие с разной скоростью. При 318 Глава значительной (на порядок и более) разнице скоростей этих процессов проис ходит чрезмерное повышение затрат машинного времени на моделирование.

Одним из средств ускорения расчета в таких случаях является "заморозка" — постоянное или временное прекращение расчета наиболее быстрого процесса (процессов).

На вкладке Advanced (Дополнительные параметры) пользователь может за дать некоторые опции, влияющие на время и точность решения задачи.

С помощью опции Flow Freezing ("Замораживание" течения) задаются параметры, управляющие процедурой "замораживания" значений всех па раметров течения (т. е. использования тех же значений этих параметров, что и на предыдущей итерации), за исключением температур текучей сре ды и твердых тел, а также концентраций компонентов многокомпонентной текучей среды, которые рассчитываются на каждой итерации, поскольку сходятся медленнее, чем остальные параметры течения. Эта опция позво ляет быстрее решить задачи, в которых существенную роль играют про цессы теплопередачи и теплообмена, а также распространения компонен тов текучей среды. Чтобы включить эту опцию, нужно вместо disabled (отключено) выбрать стратегию этой опции: Periodic (Периодически) или Permanent (Постоянно):

• стратегия Periodic (Периодически) означает, что "замораживание" вы полняется периодически. При этом задаются следующие параметры:

Maximum freezing period (Максимальный период "заморажива ния") — если этот период равен N (измеряется в итерациях), то вы полняется следующая процедура: начиная с заданного в ячейке Start (Старт) начального момента, число следующих одна за другой ите раций с "замороженным" течением увеличивается на единицу после каждой итерации с полным расчетом течения до тех пор, пока это число не станет равным N. После этого на всем протяжении расчета после каждой итерации с полным расчетом течения выполняется N итераций с "замороженным" течением;

Start (Старт) — момент расчета (задается в продувках с которого начинает работать процедура "замораживания" течения;

• стратегия Permanent (Постоянно) означает, что, начиная с заданного в ячейке Start (Старт) начального момента (в продувках тече ние "замораживается" до конца расчета, т. е. во всех последующих ите рациях рассчитываются только температуры текучей среды и твердых тел, а также концентрации компонентов многокомпонентной текучей среды, а остальные параметры течения не изменяются. С момента на чала работы опции "замораживания" течения адаптации расчетной сет Аэрогидродинамика и теплопередача ки к решению задачи не проводятся, даже если они были заданы на вкладке Refinement (Адаптация сетки) (рис. 5.64).

с з о р 200 400 600 CPU s Рис. 5.64. Сравнение времени сходимости минимальной температуры жидкости обычного расчета и расчета с использованием "замораживания" течения С помощью опции Manual Time Step можно задать шаг по физическому времени задачи, с которым будет определено ее искомое нестационарное решение. По умолчанию нестационарные задачи решаются с шагом по времени, который выбирается автоматически в зависимости от параметров течения. Если нужно получить более точное решение нестационарной за дачи (с помощью задания более мелкого шага по времени по сравнению с автоматически выбираемым, например, для разрешения высокочастотного периодического решения) или быстрее рассчитать теплопередачу в твер дых телах (с помощью задания более крупного шага по времени по срав нению с автоматически выбираемым, например, в том случае, когда кар тина течения устанавливается существенно в этих случаях целесообразно задавать шаг по времени вручную. Если решается неста ционарная задача расчета только теплопередачи в твердых телах, т. е. без расчета течения текучей среды (т. е. включена опция Heat transfer in solids only (Только теплопередача в твердых то лучше задать шаг по вручную. Чтобы задать шаг по времени вручную, надо отме тить опцию Manual time step (Задание шага по времени вручную) и задать величину шага.

а Если решается задача с радиационным теплообменом, то с помощью оп ции View factor resolution level (Уровень разрешения фактора видимости) можно изменить заданное по умолчанию число лучей, испускаемых с по верхности, участвующей в радиационном теплообмене. Так, если твердые 320 Глава тела имеют низкую теплопроводность, то задаваемое значение параметра этой опции рекомендуется увеличить.

Щелкнув Reset (Восстановить), вы можете выставить значения опций окна Calculation Control Options в соответствии с выбранным уровнем решения (Result Resolution), имеющим 8 позиций Чем выше номер позиции, тем жестче критерии завершения расчета и тем чаще осуществляется адапта ционное изменение расчетной сетки к решению задачи (дополнительные оп ции не используются): при позициях.5 оно отсутствует, при позиции 6 оно осуществляется 1 раз, при позиции 7 — три раза, при позиции 8 — периоди чески.

( Примечание Значения критериев завершения расчета и адаптации расчетной сетки анало гичным образом определяются в окне Wizard (Мастер проектов) на шаге Result Resolution and Geometry Resolution (Уровень решения и разрешение геомет рии модели) с той лишь разницей, что уровень решения, задаваемый в окне Wizard, влияет также и на уровень начальной сетки (Level of initial mesh), оп ределяемый в окне Automatic Initial mesh (Автоматическая начальная сетка).

После того как заданы все исходные данные, а также установки, касающиеся действий COSMOSFloWorks во время решения задачи, можно запустить про ект на счет, т. е. начать решать поставленную задачу.

Запуск на счет Запуск проекта на счет выполняется с помощью диалогового окна Run (За пуск на счет) или, если вслед за этим расчетом планируется последовательно запустить на счет в автоматическом режиме еще несколько проектов COSMOSFloWorks, то с помощью диалогового окна Batch Run (Запуск паке та на счет) первый проект запускается на счет, а остальные проекты ставятся за ним в очередь на выполнение расчета.

Окна Run (Запуск на счет) и Batch Run (Запуск пакета на счет) вызываются из меню | Solve (FloWorks | Решить) (рис. 5.65).

При запуске на счет пользователю предоставлена возможность управления процессом расчета с помощью следующих опций:

Create mesh (Создать расчетную сетку) — создает расчетную сетку. Если эта опция выбрана, а опция Solver (Решение) не выбрана, то расчет завер шается сразу после построения начальной расчетной сетки, которую после этого можно будет посмотреть с помощью постпроцессора. Если ранее расчетная сетка не строилась, то опция отмечена автоматически. Если ранее расчетная сетка строилась, то выбор этой опции означает, что рас четная сетка будет построена заново (это необходимо при изменении зада ваемых характеристик сетки);

Аэрогидродинамика и теплопередача Запуск на счет Создать расчетную сетку Запустить НОВЫЙ расчет гаЫаВоп Продолжить расчет fiatoh Автоматическая обработка Решение, результатов Использовать предыдущие результаты Запустить автоматическую обработку результатов • Run расчета Рис. 5.65. Окно Run О Solver (Решение) — выбор этой опции означает, что будет осуществляться решение задачи (первый раз, заново или в продолжение ранее шегося, но не завершенного);

New calculation (Новый расчет) — выбор этой опции означает, что расчет выполняется первый раз или заново (при этом, если опция Create mesh (Создать расчетную сетку) не выбрана, то будет использована уже постро енная расчетная сетка);

П Continue calculation (Продолжить расчет) — расчет будет выполнен как продолжение ранее выполнявшегося, но не завершенного расчета;

Take previous results (Использовать предыдущие выбор этой опции означает, что в качестве начальных условий нового расчета будут использованы результаты предыдущего. Если решалась и решается нестационарная задача, то для использования предыдущих результатов необходимо в списке Start from time moment (Начать с момента времени) указать тот момент физического времени задачи, при котором эти резуль таты были сохранены, — расчет автоматически начнется с этого момента физического времени задачи и будет продолжаться до выполнения усло вия его завершения;

Примечание Если вы выберите опцию Take previous results (Использовать предыдущие ре зультаты), то начальные условия, заданные в Wizard проектов) или General Settings (Общие установки), будут проигнорированы.

П Run batch results processing (Запустить автоматическую обработку ре зультатов расчета) — выбор этой опции означает, что отчеты (reports) и графики Goal plots), заданные в окне Batch results processing (Автоматическая обработка результатов расчета), будут созданы автома тически после завершения расчета и сохранены в папку проекта. В отли 322 Глава чие от отчетов, которые создаются по готовым шаблонам, параметры гра фиков должны быть предопределены в постпроцессоре, т. е. предвари тельно должны быть созданы элементы (График) и Goal plot (График целей) (рис. 5.66).

lake Bun New fialch Results...

', i Hun Batch Project (original) i 2 i 3 ;

heal Level 3 (original) Рис. 5.66. Окно Batch Run Кроме того, в окне Batch Run (Запуск пакета на счет) представлена таблица с проектами всех открытых в данный момент деталей. В этой таблице для этих проектов имеются следующие опции:

О в столбце Run (Запуск на счет) отмечаются те проекты, которые будут за пущены на счет в данном пакете;

в столбце Shutdown Monitor (Закрыть окно наблюдения за расчетом) от мечаются те из запускаемых на счет проектов, у которых после заверше ния расчета будет закрыто окно наблюдения за расчетом (после заверше ния расчета в нем сохраняется последняя информация о расчете, включая выводимые графики и картины полей параметров);

в столбце Calculation Order (Очередность расчетов) задается автоматиче ски и с помощью кнопок Up (Вверх) и Down (Вниз) очередность запуска на счет проектов из данного пакета;

в столбце Run Batch Results processing (Автоматически обработать ре зультаты расчета) отмечены те проекты, результаты расчетов которых бу дут автоматически обработаны после завершения расчета.

Аэрогидродинамика и теплопередача С Примечание При запуске на счет происходит автоматическое обновление данных проекта Если некоторые из выбранных проектов запускаемого пакета требуют согласия пользователя на обновление данных, то эти проекты будут пропуще ны, чтобы не задерживать расчет всего пакета, и помечены статусом "Canceled" (Отменен). Во избежание пропуска расчета, рекомендуется перед запуском па кета расчетов открыть каждый проект и произвести обновление его данных, вы звав FloWorks | Project | Rebuild (FloWorks | Проект | Обновление).

Запуск на счет осуществляется нажатием на кнопку Run (Запустить).

Наблюдение за расчетом Сразу после запуска проекта на счет, т. е. сразу после начала расчета, откры вается и остается активным до завершения расчета диалоговое окно Solver (Решатель — во время построения расчетной сетки оно называется Mesh Generation — Генерация сетки). Это окно (рис. 5.67) дает информацию о хо де расчета;

с его помощью можно посмотреть результаты расчета, получен ные на последней выполненной итерации (шаге по времени), изменить на стройки опций управления расчетом в диалоговом окне Calculation Control Options (Опции управления расчетом), инициировать изменение расчетной сетки в ходе расчета, т. е. ее адаптацию к решению задачи, приостановить или остановить расчет.

Панель инструментов Вы можете остановить расчет используется для быстрого или приостановить его доступа к сущностям окна Окно Info (Текущая информация) показывает номер итерации, оставшееся процессорное время.

Окно Goal Plot число ячеек и текущий целей) расчета отображает процесс сходимости Окно Log (События) показывает целей во время время событий во время расчета, таких как расчета создание сетки, начало расчета, адаптация сетки к задачи и т. д.

В части Warning (Предупреждения) выводятся сообщения, предупреждающие о неточности решения вследствие Окно Preview Window Bar (Панель окна) Строка некорректной постановки задачи (Картина промежуточных используется для быстрого прогресса результатов) показывает переключения между окнами расчета картину в сечении для текущих результатов в выбранной плоскости модели Рис. 5.67. Окно Solver 324 Глава С помощью основного меню окна Solver (Решатель) (рис. 5.67) можно:

остановить расчет, щелкнув Calculation | Stop (Расчет | Остановить) или иконку Stop (Остановить) на панели инструментов. Во всех этих случаях спросит, хотите ли вы сохранить текущие результаты (save the current results) или нет. Если текущие результаты сохраняются, то расчет может быть продолжен;

остановить расчет с сохранением текущих результатов, щелкнув File | Save and Close (Файл | Сохранить и остановить). Если хотите остановить расчет без сохранения текущих результатов — щелкните File | Close (Файл Остановить), а если щелкнуть File | Save Current Results (Файл | Сохранить текущие результаты), то результаты сохраняются без остановки расчета;

приостановить расчет, щелкнув Calculation | Suspend (Расчет | Приоста новить). Продолжительность приостановки расчета (в минутах) может быть задана. Для этого надо щелкнуть Calculation | Suspend Options (Рас чет | Опции приостановки расчета). Приостановка расчета не позволяет вам изменить модель или проект, но позволяет временно освободить ма шинные ресурсы для использования других программ. Если до этого рас чет был приостановлен, то после повторного нажатия он начинает идти дальше;

посмотреть или изменить значения параметров Calculation Control Options (Опции управления расчетом), щелкнув Calculation | Calculation Control Options (Расчет | Опции управления расчетом), т. е. опций завер шения расчета, адаптации сетки к решению задачи в процессе расчета, со хранения результатов, "замораживания" параметров течения, ручного за дания шага по времени, ручного задания числа лучей, испускаемых с по верхности радиационного теплообмена;

инициировать адаптацию сетки к решению задачи, щелкнув Calculation | Refine (Расчет | Адаптировать сетку).

В процессе решения задачи можно также получить различную информацию о ходе решения задачи. Щелкнув Insert (Вставить) и одну из следующих оп ций, можно получить следующую информацию.

П Log (События) — окно, содержащее запись всех основных событий про цесса решения задачи: название события (например, начало расчета, конец расчета) и время, когда оно произошло.

П Information (Текущая информация) — окно, содержащее общую текущую информацию о процессе решения задачи: информацию о ходе и результа тах построения сетки (данные о числе ячеек расчетной сетки), номер текущей итерации, затраченное процессорное время (с момента начала Аэрогидродинамика и теплопередача решения задачи), время на итерацию и др. Кроме того, в нижней части этого окна выдаются Предупреждения (Warnings) пользователю в виде сообщений о полученных специфических промежуточных результатах решения, которые должны насторожить пользователя, т. к. указывают на возможную некорректность решения.

Goal plot (Таблица целей) — список всех заданных в проекте целей (List of goals), для каждой из которых показано:

• текущее значение (Current value);

• среднее, минимальное и максимальное значения на интервале анализа сходимости цели (Average value, Minimum value, Maximum value), отмеряемом назад от последней выполненной итерации;

• разницу между максимальным и минимальным значениями цели на ин тервале анализа (Delta);

• критерий сходимости цели (Criterion) — допустимую разницу между максимальным и минимальным значениями цели на интервале анализа;

• индикатор сходимости цели (Progress), показывающий в процентах от ношение заданного Criterion к разнице Delta, т. е. насколько величина физического параметра, заданная в качестве цели, близка к сходимости (по достижении появляется сообщение "достигну то"). Если Delta осциллирует, то индикатор сходимости тоже осцилли рует вплоть до обратного движения, даже после достижения По скольку одним из заданных необходимых условий завершения расчета может быть выполнение заданного числа продувок (travels), т. е. соот ветствующего числа итераций, не говоря уже о том, что может быть за дано несколько целей, то очевидно, что по индикатору сходимости це ли не всегда можно оценить время завершения расчета. Если индикатор сходимости у цели отсутствует, это означает, что сходимость этой цели показана только для информации и не принимается во внимание при принятии решения о завершении расчета.

Goal Plot (График целей) — окно графика сходимости отдельных (вы бранных пользователем) целей. В верхней части окна: та же информация, что и в таблице целей, в нижней части графики изменения этих целей в ходе расчета. Если щелкнуть правой кнопкой мыши по полю гра фика, то в появившемся диалоговом окне Plot Settings (Установки графика целей) можно указать нужные установки построения графиков:

• по оси абсцисс могут быть отложены итерации (iterations), или, если решается нестационарная задача, физическое время задачи, т. е. время развития рассчитываемого процесса с момента его начала (physical time), или процессорное время решения задачи (CPU time), или дли тельность расчета в продувках (travels). Если отмечена опция Show 326 Глава analysis interval (Показать интервал анализа), то на оси абсцисс допол нительно прямоугольником показан интервал анализа целей. Дополни тельно, с помощью бегунка Plot length (Длина графика) можно сжи мать, а с помощью движка в нижней части графика — передвигать гра фик по оси абсцисс;

• по оси ординат могут быть отложены: абсолютные (absolute scale) или отнесенные к диапазону изменения (normalized scale), текущие (Current value), средние (Average value), максимальные (Maximum value) или минимальные (Maximum value) по интервалу анализа значения цели;

может быть применен логарифмический масштаб (Logarithmic scale).

Поскольку, по умолчанию, график абсолютных значений цели строится во всем диапазоне изменения цели от ее абсолютного минимума до ее абсолютного максимума с начала расчета до текущего момента, то в полях Manual min (Заданный минимум) и Manual max (Заданный мак симум) можно ограничить диапазон показа значений цели, задав, соот ветственно, нижнюю и верхнюю границы графика по оси ординат.

Preview (Картина промежуточных картина (текущих) ре зультатов решения задачи в заданной плоскости, полученная на последней выполненной итерации (последнем шаге по времени). Если опция Auto update (Автоматическое обновление) не отмечена в диалоговом окне Preview Settings (Установки картины промежуточных результатов), то для обновления картины щелкните Calculation j Update Previews (Расчет | Обновить картины). Картины могут быть представлены в виде заливок (Contours), изолиний или векторов скорости (Velocity vectors).

Можно задать периодичность (в итерациях) сохранения обновляемых кар тин в виде что позволит в дальнейшем, при анализе сходимо сти решения, рассматривать поведение не только целей, но также картин физических параметров во время расчета, что существенно расширяет на дежность полученных результатов.

Refinement Table (Таблица адаптации сетки) — информация обо всех из менениях расчетной сетки, выполненных во время расчета (ее к решению задачи): когда это было сделано, т. е. номер итерации, физиче ское время задачи (только для нестационарных задач), количество ячеек новой расчетной сетки: в текучей среде (Fluid cells), в твердом теле (Solid cells), частичных (Partial cells), а также в течение какого периода (изме ряемого итерациями) перед изменением сетки собиралась информация о градиентах физических параметров (History duration), на основании ко торой изменена расчетная сетка.

Min/Max Table (Таблица минимумов и максимумов) — таблица мини мальных и максимальных значений основных термодинамических пара метров на текущей итерации;

Аэрогидродинамика и теплопередача О Summary (Сводный полная информация о постановке задачи.

При выборе Report (Отчет) та же информация сбрасывается в документ формата Microsoft Word®.

Из приведенного здесь описания опций COSMOSFloWorks по управлению расчетом видно, что они дают пользователю широкие возможности для повышения и проверки надежности решения задачи, наблюдения за ходом расчета и своевременного вмешательства в него, в частности, для принятия своевременного решения о завершении расчета или о необходимости его продолжения, что в некоторых случаях дает существенную экономию затра чиваемого машинного времени.

5.5.9. Просмотр результатов Краткое описание возможностей постпроцессора COSMOSFloWorks дано в разд. 5.4. Здесь рассмотрим подробное описание этих возможностей.

Загрузка результатов Просмотр результатов начинается с загрузки в постпроцессор COSMOS FloWorks файла результатов. Результаты расчета сохраняются в файл с рас ширением в папку проекта. Для нестационарной (time-dependent) задачи сохраняются также файлы с результатами, полученными в моменты времени, предварительно заданные пользователем при определении временных уста новок нестационарной задачи (в окне Wizard) или при задании установок сохранения результатов (в окне Calculation Control Options). Файл, в кото ром содержатся конечные результаты расчета, называется где п — имя папки проекта. Промежуточные результаты решения задачи сохраняются в файле где п — номер итерации, после которой промежуточные ре зультаты решения задачи были сохранены.

Результаты работы генератора начальной расчетной сетки сохраняются в файл с расширением cpt. Этот файл содержит только информацию о полу ченной начальной расчетной сетке (если в процессе расчета не происходит адаптация сетки к полю течения (solution-adaptive refinement), то начальная сетка не изменяется до конца расчета). Для начинающих пользователей или в случае, когда нет уверенности в адекватном разрешении геометрии модели расчетной сеткой, рекомендуется запускать только генерацию сетки (см.

разд. "Запуск на счет") и анализировать полученную сетку, перед тем как запускать задачу на счет. Файл результатов также содержит информацию о расчетной сетке. После загрузки файла результатов можно посмотреть трех мерную расчетную сетку, на которой были получены результаты. Для этого из меню | Results | Mesh | Результаты | Сетка) выберите Mesh 3D View (Трехмерный вид сетки). Если хотите вывести в Excel или тек 328 Глава (ASCII) файл значения физических параметров, полученные в ячей ках сетки указанного типа, в этом же меню выберите Mesh Output to (Вывести в Excel) или Output to ASCII (Вывести в текстовый файл) соответ ственно.

Загрузка файла результатов или файла расчетной сетки (cpt) осуществля ется в окне Load Results (Загрузка результатов), вызываемом при выборе | Results | Results (FloWorks | Результаты | Загру зить/Выгрузить результаты) (рис. 5.68).

Рис. 5.68. Окно Load Results Чтобы определить, в каком из файлов содержатся интересующие вас резуль таты, смотрите информацию о выбранном файле в списке (Свойство/Значение). В первую очередь смотрите строки Iteration (Итерация) и Time (физическое время), — особенно в задачах, имеющих несколько фай лов с результатами, относящимися к разным итерациям или моментам вре мени.

Можно осуществить быструю ограниченную загрузку результатов расчета только для просмотра графиков сходимости целей (goal plots) и составления отчета (report). Для этого щелкните FloWorks | Results | Select Results (FloWorks | Результаты | Выбрать результаты) и укажите либо нужный fid-файл.

После загрузки результатов вам становятся доступны следующие средства просмотра и анализа результатов:

картины в сечении (Cut plots);

О трехмерный график plots);

Аэрогидродинамика и теплопередача П картины на поверхности (Surface plots);

О картины поверхностей уровня (Isosurfaces);

О визуализация линий тока (Flow trajectories);

П расчет движения частиц (Particle study);

П просмотр значений параметров на поверхности (Surface parameters);

П просмотр значений параметров в объеме (Volume parameters);

П просмотр значений параметров в точке (Point parameters);

П графики (XY plots);

графики изменения сходимости целей (Goals);

П отчет (Report);

П создание фильмов (Animation).

Можно копировать, сохранять, печатать текущую картину результатов. Для этого из меню | Results | Image (FloWorks | Результаты | Картина) выберите одну из следующих опций:

П Copy Image (Копировать копировать текущую картину ре зультатов в буфер обмена информацией;

П Save Image (Сохранить картину) — сохранить текущую картину результа тов как заданного размера (в пикселах) и названия;

П Print Image (Печатать картину) — печатать текущую картину результатов.

Результаты можно смотреть одновременно во всех четвертях графического окна. Каждая из этих четвертей имеет свои установки просмотра. Установки просмотра и созданные элементы визуализации сохраняются в проекте • Установки просмотра В окне View Settings (Установки просмотра) задается визуализируемый фи зический параметр, а также установки его показа для текущей четверти гра фического окна. Активная четверть имеет серый контур по своей границе.

Чтобы открыть окно View Settings (Установки выберите FloWorks Results | View Settings (FloWorks | Результаты | Установки про смотра). Можно также вызвать это окно, дважды щелкнув на палитре в левом верхнем углу графической области, или из контекстного меню, вызываемого щелчком правой кнопки мыши в графической области.

Окно View Settings (Установки просмотра) имеет следующие установки:

П Contours (Заливки) — сплошная окраска любой поверхности в зависимо сти от значений на этой поверхности выбранного физического параметра Глава (Parameter) и выбранной палитры (Palette), равномерно разбивающей ин тересующий вас диапазон изменения данного физического параметра на интервалы, число которых равно заданному числу цветов палитры (Number of colors), так что каждому интервалу значений физического па раметра соответствует определенный цвет палитры. Заливки отображают ся в Surface Plots (Картины на поверхности) и Cut Plots (Картины в сече нии). Кроме того, эти установки могут быть применены для создания изо линий, а также для раскрашивания траекторий, векторов и поверхностей уровня в соответствии со значениями на них (для векторов — в их точках) физического параметра, выбранного для просмотра на вкладке Contours (Заливки). этого на соответствующей вкладке необходимо выбрать Use from contours (Установки от заливки) (рис. 5.69);

26. 24. 24. 23. 22. 22. 21. 20. 20. Temperature Рис. 5.69. Распределение температуры показано в виде заливок Isolines (Изолинии) — на этой вкладке выбирается физический параметр, изолинии которого могут быть изображены на картинах в сечениях (Cut Plots) и картинах на поверхности (Surface Plots). Уровни изолиний опре делены равномерным разбиением рассматриваемого диапазона изменения данного физического параметра на интервалы, число которых на 1 меньше заданного количества уровней (Number of levels) (рис. 5.70);

О Vectors (Векторы) — на этой вкладке задаются общие параметры по строения картин векторов скорости отображаемых на картинах в сечениях и на поверхности: размер стрелок (Arrow size), вид отображения (Mode) — вектора в пространстве (3D Vectors) или их проекции на по верхность картины (Projected Vectors), размер диапазона скорости, такой, что при выходе абсолютного значения вектора скорости за заданный диа пазон длина вектора не изменяется (рис.

Flow trajectories (Траектории) — на этой вкладке задается способ окраски линий тока и траекторий частиц: либо все траектории имеют один цвет (который для линий тока задается в окне Flow trajectories (Траектории), а Аэрогидродинамика и теплопередача для траекторий частиц — в окне Particle Study Results (Результаты расче та либо они окрашиваются в зависимости от значений на них фи зического параметра, выбранного на вкладке Contours (Заливки), в соот ветствии с палитрой, выбранной там же;

| 26.. 25.. 24.. 24.. 23.. 22., 22.. 21.. 20.. 20. Temperature Рис. 5.70. Изолинии температуры Vector Plot: Velocity Рис. 5.71. Векторы скорости О Isosurfaces (Поверхности уровня) — на этой вкладке выбирается физиче ский параметр для просмотра его значений в виде поверхностей уровня, собственно значения параметра (максимум 16 разных значений), настрой ки отображения (область отображения, цвет и сетка для лучшей визуали зации формы этих поверхностей);

в том числе можно задать последова тельный показ поверхностей уровня в виде фильма (Animation);

О Options (Опции) — на этой вкладке можно задать показ 2D-Ruler (Линеек окна) и 3D-Ruler (Линеек расчетной области), а также отменить отобра 332 Глава жение картин результатов во время вращения, смещения, увеличе ния/уменьшения изображения модели с целью увеличения скорости этих операций (Display while dynamic), можно установить размер, цвет и про зрачность уменьшенного вида модели с отмеченной видимой областью (Map View), а также задать цвет, прозрачность и положение палитры (Color Bar);

Coordinate system (Система на этой вкладке выбирается система координат, в которой будут определены Х-, Y-, скорости. Кроме того, по умолчанию, если задана вращающаяся система координат, параметры отображаются во вращающейся системе. Чтобы по казать параметры картин в абсолютной (невращающейся) системе коорди нат, нужно снять флажок с опции Relative to rotating frame (Во вращаю щейся системе координат);

Примечание Линии тока отображаются во вращающейся системе координат всегда. При смене системы координат необходимо также обновить минимальные и макси мальные значения параметров, щелкнув Reset CS Dependent (Обно вить зависимые от координат минимум и максимум).

(Трехмерный график) — на этой вкладке задается физический параметр (Parameter), изменение которого в выбранном пользователем сечении показано в виде поверхности, каждая точка которой смещена на расстояние, пропорциональное значению параметра в данной точке сече ния. При этом расстояние, на которое смещается максимум значений, за дается в поле Distance factor (Коэффициент удаления).

Вне зависимости от способа отображения физического параметра в списке Parameter (Параметр) изначально находятся не все из возможных парамет ров визуализации, а только основные (например, полное давление (Total pres sure) изначально отсутствует в этом списке). Чтобы сделать доступными и другие параметры, необходимо их включить в окне Display Parameters (Па раметры визуализации), вызываемом при нажатии кнопки Parameter List (Список параметров). Кроме того, список визуализируемых параметров мож но расширить за счет добавления дополнительных параметров (Custom visualization parameters), которые задаются в виде функций (на основе стан дартных математических операций) от стандартных единиц измерения в Engineering Database (Инженерной базе данных).

Одним из параметров визуализации может быть коэффициент теплоотдачи стенки (heat transfer coefficient), a. Если выбран этот параметр, то необходи мо также задать характерную температуру текучей среды, которая будет ис Аэрогидродинамика и теплопередача _ пользована исключительно для визуализации коэффициента теплоотдачи стенки:

где q — рассчитанный удельный тепловой поток от стен ки к текучей среде, — рассчитанная COSMOSFloWorks температура по верхности стенки, соприкасающейся с текучей средой, — заданная поль зователем характерная температура текучей среды. Чтобы задать характер ную температуру текучей среды, используемую для всех стенок, выберите Flo Works | Results | Default Reference Parameters (Flo Works | Результаты | Характерные параметры по умолчанию). Чтобы задать характерную темпера туру текучей среды, используемую для визуализации коэффициента теплоот дачи какой-то конкретной стенки, выберите | Results | Insert | Reference Parameters (FloWorks | Результаты | Вставить | Характерные пара метры) — в этом окне можно задать характерную температуру для выделен ных поверхностей.

Если хотите сузить диапазон просматриваемых значений интересующего фи зического параметра, то задайте желаемые минимальное и максимальное зна чения в полях Min и Мах для соответствующего способа отображения (за ливки, изолинии, векторы, трехмерный график). Если хотите восстановить полный диапазон просмотра, заключенный между автоматически определяе мыми минимальным и максимальным значениями данного физического па раметра всей расчетной области (они всегда показаны слева от окошек Min и Мах), то щелкните Reset Min/Max (Восстановить Опция Reset (Восстановить Min/Max) действует в определенном смысле глобально: полный диапазон просмотра восстанавливается для всех способов отображения.

При желании можно сохранить установки просмотра (Save as) и за грузить их впоследствии для данного проекта (Open).

Картины в сечении С помощью Cut Plot (Картина в сечении) можно посмотреть распределение значений интересующего физического параметра (задается в окне View Settings) по выбранному сечению. Картины в сечении могут показывать рас пределение параметра в виде заливок (Contours), изолиний также могут быть показаны векторы скорости (Vectors) и расчетная сетка (Mesh) (рис. 5.72).

Примечание Возможность просмотра расчетной сетки в картинах в сечении и картинах на поверхности изначально отключена и появляется, если в окне COSMOSFloWorks 334 Глава Options (Опции выбрана опция Display Mesh (Показывать сетку).

Векторы и изолинии могут быть раскрашены в соответствии с распределени ем физического параметра на линии вектора или изолинии. Для этого в окне View Settings на вкладке Contours (Заливки) задается физический параметр, диапазон его изменения, число цветов и вид палитры, а на вкладке Vectors Isolines отмечается опция Use from contours (Установки от заливки).

Рис. 5.72. Картины в сечении: показано распределение температуры и расчетная сетка Окно задания картины в сечении вызывается при выборе | Results | Insert | Cut Plot (FloWorks | Результаты | Вставить | Картина в сечении).

В некоторых случаях удобно создать Cut Plot редактированием копии уже имеющегося Cut Plot — для создания такой копии щелкните правой кнопкой мыши элемент ранее созданного Cut Plots в Дереве анализа COSMOSFIoWorks и выберите Clone (Клонировать).

Плоскость сечения (Section plane definition) может быть определена одним из следующих способов:

Reference (Плоскость или плоская в корневом каталоге Дерева проектирования Works (FeatureManager) выберите одну из трех координатных плоскостей или там же — любую другую плоскость, или выделите одну из плоских поверхностей модели. Для сборок сущест вует ограничение на выбор плоскости: для картин в сечениях необходимо использовать только плоскости, принадлежащие верхнему уровню сборки.

При необходимости, если плоскость (сечение), в которой собираетесь смотреть результаты, не совпадает с базовой, то в поле Section position (Положение сечения) можно задать положение (т. е. плоскопараллельный и сдвиг) плоскости относительно базовой с учетом стрелки, исходящей от базовой плоскости в графическом окне и указывающей положительное направление возможного сдвига;

Normal to screen (По нормали к экрану) — для картины в сечении можно выбрать плоскость, перпендикулярную к экрану. Эта плоскость задается двумя точками. Чтобы задать их, щелкните кнопкой мыши в первой точке и перетащите указатель во вторую точку, затем отпустите кнопку мыши.

Можно также задать координаты X и Y этих точек. Координаты опреде ляются в пикселах с учетом того, что начало координат находится в левом нижнем углу графической области. При этом можно зафиксировать поло жение плоскости относительно модели при вращении, перемещении, из менении масштаба модели в любой момент, нажав на кнопку Fix (Фикси ровать), или в момент создания картины, выбрав опцию Fix at creation time (Фиксировать во время создания);

Normal to screen vertical (horizontal) (По нормали к экрану, вертикально для картины в сечении можно выбрать плоскость, перпендикулярную к экрану и при этом расположенную горизонтально или вертикально. Такая плоскость определяется одной точкой. Для опре деления этой точки щелкните ее в графической области или введите ее ко ординаты X и Y. Координаты определяются в пикселах с учетом того, что начало координат находится в левом нижнем углу графической области.

Параметры картины в сечении задаются на вкладке Settings (Параметры).

Для векторов:

• Vector spacing (Расстояние между расстояние между точками, в которых строятся векторы скорости на картине;

• Uniform (Равномерное одинаковое расстояние между точками, в которых строятся векторы скорости на картине;

• Gradient plot (Градиентное расстояние между точ ками, в которых строятся векторы скорости на картине, зависит от гра диента скорости: чем выше градиент скорости, т. е. сильнее изменяется скорость, тем меньше расстояние между векторами;

• Fixed color (Фиксированный цвет) — если в окне View Settings (Уста новки просмотра) на вкладке Vectors (Векторы) отмечена опция Use fixed color (Фиксированного цвета), то здесь задается цвет векторов (рис. 5.73).

Для изолиний:

• Fixed color (Фиксированный цвет) — если в окне View Settings (Уста новки просмотра) на вкладке Isolines (Изолинии) отмечена опция Use fixed (Фиксированного цвета), то здесь задается цвет изолиний;

Глава I I f} г ч \ Рис. 5.73. Равномерная (слева) и градиентная (справа) картина векторов Background color (Фоновый цвет) — для картины с изолиниями можно задать цвет фона, если отмечена опция Draw background (Фон) и на этой картине нет заливки (Contours);

Display values (Показать значения) — если эта опция отмечена, то око ло изолиний (не будут показаны соответствующие значения фи зического параметра;

Display outlines (Показать контуры картины) — если эта опция отмече на, то границы картины оттеняются черной линией;

Interpolate results (Интерполировать результаты) — эта опция позво ляет при просмотре результатов расчета включить/отключить их ин терполяцию между центрами ячеек расчетной сетки. Если эта опция включена (по умолчанию), то COSMOSFloWorks показывает результа ты расчета с применением их интерполяции между центрами ячеек расчетной сетки. Если эта опция отключена (т. е. не отмечена), то при просмотре результатов расчета их интерполяция между центрами ячеек не осуществляется (это, в частности, ускоряет их просмотр), так что в пределах каждой ячейки результаты расчета будут показаны постоян ными (рис. 5.74);

Рис. 5.74. Справа — интерполяция результатов включена, слева — отключена Аэрогидродинамика и теплопередача • Use CAD geometry (Использовать геометрию САПР) — по умолчанию, при просмотре результатов расчета будет показана геометрия САПР, однако геометрия этой модели, разрешенная расчетной сеткой и, соответственно, использованная в расчете, может несколько от нее отличаться (рис. 5.75). Если эта опция отключена (т. е.

не отмечена), то при просмотре результатов будет показано сеточное представление геометрии модели. Отключение этой опции немного ус коряет просмотр;

Рис. 5.75. Картина с геометрией САПР (слева — время создания картины 30 сек.) и полученной в результате аппроксимации расчетной сеткой (справа — время создания картины 4 сек.) • Display boundary layer (Показывать пограничный слой) — эта опция определяет, показывать или не показывать влияние пограничного слоя на параметры течения около стенок модели. Отключение этой опции ускоряет просмотр.

Картина в сечении может быть ограничена прямоугольной областью, коор динаты границ которой в Глобальной системе координат (Global coordinate system) задаются на вкладке Region (Область).

Можно также просмотреть изменение картины в сечении модели вдоль линии, перпендикулярной этой плоскости сечения. На вкладке Animation Глава (Фильм) установите количество кадров (Number of frames) фильма. Кадр фильма — это одна картина в сечении, причем сечения параллель на базовой плоскости и находится на границе между на кото рые равномерно делится диапазон сдвига плоскости относительно базовой плоскости. Этот диапазон задается двумя бегунками как Start and finish posi tion (Положения начального и конечного сечений), так что количество интервалов равно N = Number of frames (Количество кадров) — Вы може те создать стандартный avi-файл или сохранить серию изображений в виде набора Трехмерный график Трехмерный график дает представление о распределении значений физиче ского параметра в сечении модели в виде поверхности, полученной смещени ем точки сечения по нормали к плоскости сечения на расстояние, пропорцио нальное значению физического параметра в этой точке (если рассечь такую поверхность плоскостью, перпендикулярной плоскости сечения, то линия пересечения рассекаемой и секущей поверхностей будет являться графиком изменения параметра вдоль линии проекции поверхности (трехмерного гра фика) на плоскость сечения (рис.

Физический параметр и коэффициент пропорциональности (Distance factor) задаются в окне View Settings (Установки просмотра), а плоскость сечения (Section plane/face), область визуализации (Region) и параметры отображе ния (Display outlines, Use CAD geometry, Display boundary layer) — в окне Plot (Трехмерный график), вызываемом при выборе | Results | Insert | Plot (FloWorks | Результаты | Вставить | Трехмер ный график).

Рис. 5.76. Слева — трехмерной график показывает распределение температуры по сечению трубы и кожуха теплообменника, справа — график изменения этого же параметра вдоль эскиза, построенный с помощью инструмента XY plot (График) Аэрогидродинамика и теплопередача Поверхность трехмерного графика может быть раскрашена в соответствии с распределением физического параметра в плоскости рассматриваемого сече ния. Для этого в окне View Settings на вкладке Contours (Заливки) задается физический параметр, диапазон его изменения, число цветов и вид палитры, а на вкладке Plot (Трехмерный график) отмечается опция Use from contours (Установки от заливки). Если же выбран единый цвет (Use fixed color), то в окне Plot можно установить необходимый шаг сетки (Grid step), проецируемой на поверхность для лучшей визуализации формы поверхности.

Картины на поверхности С помощью Surface Plot (Картина на поверхности) можно посмотреть рас пределение значений интересующего физического параметра (задается в окне View Settings) по выбранной поверхности модели, соприкасающейся с теку чей средой. Значения параметра могут быть представлены в виде заливок, изолиний, также может быть показан вектор скорости и расчетная сетка.

Окно задания картины в сечении вызывается при выборе | Results | Insert | Surface Plot (FloWorks | Результаты | Вставить | Картина на поверх ности).

Рис. 5.77. Картины на поверхности Интересующая поверхность выбирается непосредственно выделением в гра фической области. Если хотите выбрать сразу все поверхности модели, со 340 Глава прикасающиеся с текучей средой, то отметьте опцию Use all faces (Включить все поверхности). Если выделенная поверхность является границей раздела разных сред (между твердым телом и жидкостью, между жидкостью и порис той средой или между твердым телом и пористой средой), то необходимо за дать среду (Medium), в которой хотите увидеть данную картину на поверх ности. Для твердых сред в картине на поверхности может быть показана только температура (рис. 5.77).

Параметры картин на поверхности и область ограничения задаются анало гичным образом, как и для Cut Plot (Картины в сечении).

Картины поверхностей уровня Поверхность уровня (Isosurfaces) какого-либо физического параметра пока зывает поверхность, в каждой точке которой значение параметра равно опре деленной величине. Физический параметр и его значение, а также настройки отображения (цвет, область визуализации др.) задаются в окне View Settings (Установки просмотра) на вкладке Isosurfaces (Поверхности уровня).

Для того чтобы заданные таким образом поверхности уровня показать в графической области, нужно в Дереве анализа щелкнуть правой кнопкой мыши на элементе Isosurfaces и в появившемся контекстном меню выбрать Show (Показать) или | Results | Insert | Isosurfaces (FloWorks | Ре зультаты | Вставить | Поверхности уровня) (рис. 5.78).

Рис. 5.78. Поверхности уровня давления раскрашены заливками согласно значению скорости на этой поверхности Аэрогидродинамика и теплопередача Поверхности уровня могут быть раскрашены в соответствии с распределени ем физического параметра на линии вектора или изолинии. Для этого в окне View Settings на вкладке Contours (Заливки) задается физический параметр, диапазон его изменения, число цветов и вид палитры, а на вкладке Isosurfaces отмечается опция Use from contours (Установки от заливки). Ес ли же выбран единый цвет (Use fixed color), то, щелкнув Grid (Сетка), можно установить необходимый шаг сетки (Grid spacing), проецируемой на поверх ность для лучшей визуализации формы поверхности.

Для скрытия или удаления отображаемых поверхностей уровня щелкните правой кнопкой мыши на элемент Isosurfaces в Дереве анализа и выберите Hide (Скрыть) или Clear and Hide (Скрыть и очистить).

Траектории линий тока Окно Flow Trajectories (Траектории течения) позволяет построить линии то ка текучей среды, т. е. линии, в каждой точке которых вектор скорости на правлен по касательной к ним. Чтобы построить линии тока в необходимо на вкладке Definition (Определение) диалогового окна Flow trajectories (Линии тока) задать точки, через которые линии тока будут проходить. Кроме того, можно ограничить область построения линий тока, указав направление построения линий тока Forward (Вниз по потоку) или Backward (Вверх по потоку) относительно точек их задания. Если указывае те Both (Оба направления), то линии тока строятся как вверх, так и вниз по потоку относительно точек их задания.

Окно задания картины в сечении вызывается при выборе | Results | Insert | Flow Trajectories (FloWorks | Результаты | Вставить | Траектории те чения) (рис. 5.79).

Рис. 5.79. Визуализация линий тока 342 _ Глава Положение точек, через которые будут проходить построенные линии тока, можно определить Несколькими способами: ввести координаты точек, непо средственно указать мышью положение точек в графической области на вы деленной плоскости или поверхности или задать число точек, рав номерно распределенных на выделенной поверхности, плоскости, кривой или на выделенном эскизе. Способ задания точек выбирается в списке Start points from (Способ задания начальных точек):

Table точки задаются таблично. Это можно сделать двумя способами: либо ввести координаты точек в Глобальной системе коорди нат (Global Coordinate system), либо указать мышью нужные точки в графической области на выбранной плоскости или плоской поверхности модели (или на плоскости, смещенной от выбранной на заданный плоско параллельный сдвиг В любом случае, координаты всех заданных точек будут показаны на вкладке Table (Таблица). Предварительно перед выбором точек на заданной плоскости (плоской поверхности), необходимо ее зафиксировать, нажав Fix (Закрепить). В противном случае, любые на жатия в графической области не будут восприниматься как указание местоположения точки. Чтобы точка попала в таблицу, необ ходимо после ввода ее координат или указания ее положения в графиче ской области нажать Add (Добавить). При указании точек в области мож но также включить опцию Auto Add (Автоматическое добавление), для автоматического ввода в таблицу координат указываемых точек;

Совет Можно также скопировать координаты точек из Excel. Для этого создайте таб лицу координат точек в Excel в виде столбцов X, Y, Z (т. е. того же вида, как на вкладке Table). Затем скопируйте эту таблицу в буфер обмена, откройте вклад ку Table (Таблица) и нажмите клавиши +. В результате все попадаю щие в текучую среду точки включаются в таблицу на вкладке Table (Таблица).

Reference (Равномерно) — точки, число которых задается в поле Number of trajectories (Число линий траекторий), автоматически распределяются равномерно по выбранной плоскости или плоской или кривой поверхно сти, либо вдоль кривой или эскиза.

Совет Для быстрого выделения поверхности, на которой задано граничное условие или поверхностная цель, щелкните на имени этого условия или цели в Дереве анализа Параметры отображения линий тока задаются на вкладке Settings (Уста новки):

Cross size (Ширина) — ширина полосок или стрелок при показе линий тока;

Аэрогидродинамика и теплопередача Draw trajectories as (Показать линии тока как) — линии тока могут быть показаны линиями (Line), полосками (Band) или линиями со стрелками (Line with Arrow);

Fixed color (Фиксированный цвет) — если на вкладке Flow Trajectories (Линии тока) окна View Settings (Установки Просмотра) отмечена опция Use fixed color (Фиксированного цвета), то здесь выбирается цвет линий тока;

О Maximum length (Максимальная длина) — эта опция ограничивает длину линий тока заданием максимальной длины линии тока;

Maximum time (Максимальное время) — эта опция ограничивает длину линий тока заданием максимального времени, в течение которого частица текучей среды может двигаться вдоль линии тока с учетом ее скорости, рассчитанной на этой линии;

Use CAD geometry (Использовать геометрию САПР) — при отключении этой опции линии тока будут построены для сеточного представления геометрии модели (см. разд. "Картины в сечении").

Опции Maximum length (Максимальная длина) и Maximum time (Макси мальное время) позволяют сэкономить процессорное время и память компь ютера, требующиеся для построения линий тока, особенно в вихревых об ластях.

Чтобы посмотреть, как изменяются параметры вдоль линий тока, можно экс портировать в Excel или текстовый файл результаты расчета, полученные на этих линиях. Для этого на вкладке Export (Экспорт) необходимо задать фи зические параметры, значения которых на линии тока вам интересны. Если хотите построить графики изменения параметров в Excel, необходимо вы брать абсциссу графика (Abscissa) из следующих вариантов: длина кривой (Curve length), координата Глобальной системы координат (Model X, Y, Z) или время движения по линии тока (Time). При выводе координаты в тексто вый файл текущая длина линии, время движения и значение параметра выво дятся построчно. Местоположение и имя файла можно задать, щелкнув в по ле Text path (Имя текстового файла).

Кроме того, при нажатии Create Curves (Создание кривых) будут созданы кривые, повторяющие форму линий тока. Эти кривые могут быть впоследст вии также использованы для построения графиков изменения значений физи ческого параметра вдоль этих кривых — см. далее разд. "Построение гра фика".

Одним из эффектных способов визуализации результатов является создание фильма линий тока. Такой фильм наглядно показывает распространение те кучей среды по объему расчетной области. Для стационарных задач (или для выбранного момента времени нестационарной задачи) кадр это 344 - Глава картина распространения жидкости (или газа) вдоль линии тока в один из моментов времени, на которые равномерно разбито максимальное (среди всех отображаемых траекторий линий тока) время распространения жидкости (или газа) по линиям тока. Число интервалов времени равно числу кад ров фильма (Number of frames), которое задается на вкладке Animation (Фильм).

Для нестационарных задач число кадров фильма соответствует количеству моментов времени, в которые сохранялись результаты, т. к. в этом случае кадр фильма — картина распространения траекторий в один из сохраненных моментов времени (см. также разд. "Фильмы для просмотра результатов" данной Расчет частиц В версии COSMOSFloWorks 2005 прежние возможности расчета движения частиц в установившемся потоке текучей среды значительно расширились, в результате чего появился новый инструмент Particle Study (Расчет частиц). С помощью Particle Study возможно показать траек тории движения твердых или жидких частиц (например, пыль или капли) в среде, а также рассчитать следующие показатели взаимодействия частиц со стенками модели: суммарную (для всей поверхности стенки) ин тенсивность уноса материала стенки вследствие соударения частиц со стен кой (Total Mass Rate) или суммарную интенсивность налипания час тиц на стенку (Total Accumulation Mass Rate). Посмотреть значения интен сивности уноса и налипания на выбранной поверхности можно после проведения расчета частиц в окне Surface Parameters (Параметры на по верхности).

Примечание Интенсивность налипания или эрозии не рассчитывается на поверхностях тела, являющегося пористой средой.

Модель текучей среды с жидкими или твердыми частицами в COSMOS FloWorks предполагает сферические частицы постоянной массы, воздействие которых на течение пренебрежимо мало, при этом течение влияет на ско рость и температуру (а значит, и плотность) частиц, что, в свою очередь, влияет на размер частиц. Для расчета частиц необходимо задать точки входа частиц в текучую среду, начальные параметры частиц (температура, диаметр, скорость;

а для расчета налипания или эрозии также интенсивность появле ния частиц), материал частиц и условия взаимодействия частиц со (отражение или поглощение). Если необходимо, также учесть влияние гравитации на движение частиц.

См. также разд. "Течения с частицами" данной главы.

Аэрогидродинамика и теплопередача Постановка задачи расчета частиц Постановка задачи расчета частиц полностью определяется в окне Particle Study, вызываемом при выборе Works | Results | Insert | Particle Study | Результаты | Вставить | Расчет частиц) (рис. 5.80).

] Options j Physical Models Boundary Рис. 5.80. Окно Particle Study На вкладке Injections (Фракции) определяются фракции частиц, рассматри ваемых задаче. Фракция частиц (injection) — это набор частиц одного и то го же материала с одинаковыми начальными условиями, т. е. условиями, ко торые имеют частицы при входе в текучую среду (скорость, диаметр, темпе ратура). Также для фракции задается ее суммарный массовый расход (количество массы частиц, вносимое данной фракцией в текучую среду в единицу времени), который используется для расчета суммарной интенсив ности налипания частиц и эрозии стенки.

Для задания фракции на вкладке Injections (Фракции) окна Study (Расчет частиц) щелкните Insert (Вставить). В появившемся окне Injection (Фракция) на вкладке Definition (Задание) задаются точки входа частиц, а на вкладке Settings (Параметры) — начальные условия (Initial Conditions), ма териал (Particle material) и массовый расход фракции (Mass flow rate).

Подходящий способ задания точек частиц выбирается в списке Injec tion type (Тип фракции). Задание точек входа частиц через таблицу (Table) или равномерно на выделенном элементе (Reference) аналогично заданию точек, через которые проходят траектории линий тока (см. разд. "Траектории 346 линий тока" данной Можно также выбрать текстовый файл (File), в котором заданы координаты точки в Глобальной системе координат, компо ненты вектора скорости (или значение скорости, если задается относительная скорость), значение температуры и интенсивность появления частиц (кг/с) в точке с заданными координатами. Значения задаются в системе единиц про екта в одну строку через пробел.

Начальная скорость и температура всех частиц фракции могут быть заданы в абсолютных (тип Absolute) величинах либо относительно значений скорости и температуры потока текучей среды в точках входа частиц (тип Relative).

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 11 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.