Айфончик на дровах или новый вызов для ANSYS CFD

Избранное

BioLite-CampStove-SM111122-06-V3

Вот такой позитивный пост я нашел у себя в архиве. И решил, что он заслуживает репостинга в новогодние праздники.

*  *  *

Если ваш дорогой айфончик внезапно поразила старческая немощь, он стал вялым и неактивным, на помощь ему придет чудо-девайс, который вернет вашему другу вторую молодость и подарит радость общения с друзьями и коллегами.

Работает чудо-зарядка на «дровах» (веточки, листочки и шишки), и способна за 20 минут зарядить аккумулятор iPhone 4S для работы в 2G-сети в течении 1 часа. Ух-ты…

Конструктивно чудо-печка состоит из камеры сгорания, вентилятора для наддува воздуха и термоэлектрогенератора (ТЭГ).

В процессе сгорания подручной биомассы, ТЭГ модуль вырабатывает электричество за счет разницы температур, подпитывает вентилятор и аккумулятор, а избыток электроэнергии отдает для зарядки дополнительного устройства.

Если вам очень повезло в жизни, и вы не являетесь счастливым обладателем айфона, то можете просто вскипятить воду с помощью этого чудо-гаджета: 1 литр воды за 270 секунд.

Предлагаем вам улучшить конструкцию камеры сгорания дровяной печи, и использовать для этого современные CFD-технологии от компании ANSYS, Inc.

Положительный результат гарантируем!

P.S. Совсем забыл. У печки есть название — BioLite CampStove.

Журавлики.

Избранное

klin

Летят журавлики, летят кораблики.
Летят по осени, небесной просекой.
Летят уставшие, немного грустные.
Летят на Родину, в леса знакомые.
Кричат журавлики, поют родимые.
И сколько радости в словах невидимых.
Плывут кораблики привычной просекой.
Поют журавлики всегда по осени…

Сегодня мы с вами проводим старый год и встретим новый. И будет праздник, будет много вина, а небо раскрасится огнями салюта. И будет небо чистым и свободным!

Давайте вспомним тех, кто уже не с нами. Кто отдал свою жизнь за нашу Родину, защищая ее безграничные границы, которые уже давно выходят за рамки обычного школьного учебника по географии.

И так повелось на Руси, что души небесных воинов встречают вместе с нами Новый год, пролетая над нашими домами осенними просеками. И поют журавлиную песню, светлую и чистую…

Инженеры АО «СимуЛабс» победили в конкурсе ANSYS HOF 2107

Избранное

sailboat2016_halloffame

Поздравляем коллектив АО «СимуЛабс» с очередной большой победой!

В этом году наши коллеги Д.П. Хитрых и И.В. Погорнев в 5 раз стали победителями международного конкурса на лучший
инженерный проект, выполненный в программном комплексе ANSYS — ANSYS Hall of Fame Competition.

В этом году на суд компетентного жюри была представлена работа, посвященная численной проработке прототипа нового инновационного вспомогательного «движителя» для спортивной яхты. Прототип изделия основан на классической турбине со спиралевидными лопастями. Но в отличии от классического варианта, в новой турбине используются оптимизированные в ANSYS OptiSLang лопасти переменной толщины, гироскопическое стабилизирующее устройство и профилированный несущий корпус.

Данный проект носит исследовательский характер и не направлен на коммерческое использование.

Коллектив АО «СимуЛабс»,
30 декабря 2016 г., Москва.

Tips&Tricks: Решение нестационарных задач в ANSYS CFD

Избранное

timeУ Джефри Чосера — «любимого» поэта английских королей — есть хороший афоризм про время: «Time and tide wait for no man». Тема скоротечности времени всплывает и в речи M, которая дает достойный отпор всем недоброжелателям МИ-6 в зале суда.

Что объединяет корифеев английской поэзии с вычислительной гидродинамикой? Ответ простой. Любая задача, которая решается в нестационарной постановке, т. е. в которой дискретизации подвергаются не только независимые переменные, относящиеся к пространству, но и переменная время. Поэтому сегодня мы рассмотрим с вами различные вопросы, связанные с решением нестационарных задач в газодинамических пакетах ANSYS CFX и ANSYS Fluent. Мы поговорим об обработке результатов нестационарных расчетов, программировании и многом другом. Большая часть материалов данного поста основана на реальных запросах пользователей в службу технической поддержки компаний ANSYS и КАДФЕМ.

quotefancy-357338-3840x2160

Вопрос 1. Как остановить нестационарный расчет в ANSYS Fluent, например, если температура в заданной точке (узле, средняя по объему, поверхности и пр.) достигла пороговой величины? Для этого можно использовать следующий UDF-макрос.

Код UDF (Stop Solver)

# include "udf.h"
/*********************************************************************************************/
/********************************* User input starts *****************************************/
real xmin=0.04, xmax=0.041, ymin=0.01, ymax=0.011, zmin=0.002, zmax=0.003;
real limit=340;
/********************************** User input ends ******************************************/
/*********************************************************************************************/

DEFINE_EXECUTE_AT_END(execute_at_end)
{

Domain *d;
Thread *t;
real sum_tempvol=0., sum_vol=0, vol_avg_temp;
real sum_tempmass=0., sum_mass=0, mass_avg_temp;
cell_t c;
real xc[ND_ND];

d = Get_Domain(1);
#if !RP_HOST /*serial or node*/
thread_loop_c(t,d)
{
if (FLUID_THREAD_P(t))
{
begin_c_loop_int(c,t)
C_CENTROID(xc,c,t);
if (xc[0] > xmin && xc[0] < xmax) { if (xc[1] > ymin && xc[1] < ymax) { if (xc[2] > zmin && xc[2] < zmax)
{
sum_tempvol += C_T(c,t) * C_VOLUME(c,t);
sum_tempmass += C_T(c,t) * C_R(c,t) * C_VOLUME(c,t);
sum_vol += C_VOLUME(c,t);
sum_mass += C_R(c,t) * C_VOLUME(c,t);
}
}
}
end_c_loop_int(c,t)
}
}
#endif

#if !RP_HOST /* not host */
vol_avg_temp = PRF_GRSUM1(sum_tempvol)/PRF_GRSUM1(sum_vol) ;
mass_avg_temp = PRF_GRSUM1(sum_tempmass)/PRF_GRSUM1(sum_mass) ;
#endif

node_to_host_real_2(vol_avg_temp,mass_avg_temp);

#if !RP_NODE
Message("Volume Averaged Temperature (K): %gn", vol_avg_temp);
Message("Mass Averaged Temperature (K): %gn", mass_avg_temp);

if (mass_avg_temp < limit)
{
RP_Set_Integer("converged",1);
Message("Temperature has dropped below limit %g n", limit);
}
#endif

}

Для использования данного макроса вам необходимо его откомпилировать (проверено для версии не ниже 17.0). И определить следующую команду (в строке exceute command): (if (= (%rpgetvar ‘converged) 1) (begin (ti-menu-load-string «/file/wcd low-temp-trig-%t.cas») (ti-menu-load-string «exit»))).

Как работает данный UDF-макрос? В процессе итераций выполняется проверка на достижении выбранной переменной заданного порогового значения. Если условие выполняется, то записываются *.cas и *.dat файлы.  И выполняется команда выхода.

Сегодня я успел рассмотреть только один вопрос. Но это только начало. В следующем году обязательно продолжим.

Всех с наступающим Новым годом и Рождеством!

С уважением, Денис П. Хитрых,
Директор АО «СимуЛабс».
2016-11-21_16-58-13

С НОВЫМ 2017 ГОДОМ И РОЖДЕСТВОМ!

Избранное

simulabs-2017-card-rus

Дорогие друзья и коллеги!

Поздравляем всех Вас с наступающим Новым годом и Рождеством!

Желаем Вам в новом 2017 году сделать очередной шаг навстречу своей мечте!

Всегда двигаться только вперед! Никогда не отступать и не сдаваться!

С уважением, коллектив АО «СимуЛабс».

Как декантировать вино. ANSYS CFD на службе у сомелье.

Избранное

007Сегодня после долгого перерыва мы снова с вами погрузимся в мир многофазных течений. И попробуем смоделировать одну из канонических задач, связанных с капиллярностью. Но сначала я познакомлю вас с интересным опытом наших японских коллег, которые с помощью решателя ANSYS Fluent попытались смоделировать процесс аэрации вина в бокалах разной формы.

Для тех, кто ведет трезвый образ жизни, напоминаю, что декантирование (декантация) — это процесс отделения вина от осадка и насыщение его кислородом. При этом сомелье совершает руками серию магических движений. А сама процедура может занимать 10-15 минут и более. Чаще всего декантируют красные вина и реже белые. Отметим, что споры о полезности и объективности результатов этого процесса не утихают до сих пор. Поэтому работа японских инженеров заслуживает внимания. Они провели исследование бокалов различной формы на предмет интенсификации (или сокращения) процесса аэрации вина при контакте с кислородом.

2016-11-02_10-13-15

Для этого было решено использовать газодинамический пакет ANSYS Fluent самой последней версии на тот момент (17.0). Ниже показана анимация, иллюстрирующая результаты их фундаментального труда.

bokaly

В 17-м релизе ANSYS существенно упростилась процедура постановки 6DOF-задачи. Раньше для задания движения тела с 6-ю степенями свободы  необходимо было создавать и компилировать специальные UDF-макросы.  Но в Fluent 17.0 появилась специальная панель, которая сделала работу инженера-исследователя намного легче. При этом сохранилась возможность определять закон движения тела как на основе собственных пользовательских функций (UDF), так и с использованием возможностей System Coupling.

6dof

По результатам моделирования в номинации «Лучший аэрационный бокал-2016» победил бокал на длинной утонченной ножке.

rezultatyЕсли вы в совершенстве владеете японским языком, то более подробно про это исследование вы можете почитать по этой ссылке http://news.mynavi.jp/kikaku/2015/12/16/004/. А к капиллярам мы вернемся уже в следующем году.

С уважением, Денис П. Хитрых,
Директор АО «СимуЛабс».
2016-11-21_16-58-13

Мастер-класс: CFD расчет химического реактора #4.

Избранное

reactorСегодня я опубликую последнюю (крайнюю) часть моего мастер-класса по расчету химического реактора в ANSYS CFX. Ранее мы с вами научились определять многоступенчатые реакции в CFX на основе предопределенных шаблонов; построили геометрическую модель реактора; сгенерировали расчетную сетку и пр. И нам осталось только определить граничные условия и настройки решателя. Чем мы сейчас и займемся.

На входе мы задаем массовый расход, параметры турбулентности и температуру реагентов.

2016-12-26_17-04-54

2016-12-26_17-05-42

Турбулентность мы определим через относительную интенсивность, равную 0.05, что эквивалентно Tu = 5%. Массовый расход = 0.6 кг/с и статическая температура = 333 К.

Кроме того, необходимо задать компонентный состав на входе в соответствии с таблицей, показанной ниже.

2016-12-26_17-26-55

Если просуммировать массовые доли всех компонентов на входе, то мы получим величину, равную 0.9868 (вместо 1). Пугаться не стоит: «недостающиеся» доли  (1-0.9868 = 0.0132) приходятся на «замороженный» (constraint) азот, для которого не решается уравнение переноса (см. рис. ниже).

Для определения «замороженного» компонента вам необходимо отредактировать свойства расчетного домена. Откройте закладку Fluid Models и укажите для азота N2 опцию Constraint. Для всех других компонент по-умолчанию будет установлена опция Transport Equation.

transport

Не выходя из режима редактирования свойств расчетного домена, задайте величину опорного давления (Reference Pressure) равной 0.35 МПа. В закладке Fluid Models для Heat Transfer укажите Thermal Energy; Turbulence = SST и Combustion = FRC (модель, описывающая скорости химических реакций — «антагонист» модели «быстрой» химии). В Material выбираем ранее созданный материал Chloroform.

На выходе определяем статическое давление, равное 0.0 Па. И, наконец, на стенках определяем граничное условие первого рода T = const = 800 К.

Для начальной инициализации оставляем все настройки по-умолчанию. Задаем максимальное количество итераций = 400. Шаг по времени = 0.1 сек. И критерий сходимости RMS = 1e-04.

На этом все. Запускаем задачу на решение.

С уважением, Денис П. Хитрых,
Директор АО «СимуЛабс».
2016-11-21_16-58-13

Почему вы храпите? Специалисты «СимуЛабс» знают ответ на этот вопрос

Избранное

Храп

Современные методы вычислительной гидродинамики активно используются в задачах биомедицины и практической медицины. И во многих случаях они заменяют или дополняют экспериментальную медицину. Поэтому сегодня тема нашего разговора будет строго научной и медицинской. А поговорим мы с вами о заболевании, которое затрагивает каждого пятого или каждого четвертого человека на Земле. И является косвенной причиной смерти еще для двух процентов населения — это храп.

Храп возникает вследствие вибрации мягких тканей  гортанной части глотки, и часто сопровождается приступами остановки дыхания (мед., апноэ).

Некоторые ученые считают, что хронический храп значительно снижает умственные способности человека: чем больше вы храпите, тем больше вы тупеете. Вот так. Звучит не очень оптимистично.

snoringНа рисунке показаны результаты серии связанных расчетов в ANSYS CFX и ANSYS Mechanical нестационарной гидродинамики верхних дыхательных путей человека c целью разработки эффективных безоперационных или малоинвазивных методов лечения храпа.

При создании трехмерной модели расчетной области использовались данные DVT, СT и MR томографии.

Отметим, что использование FSI-технологий ANSYS, позволило в более реалистичном виде отобразить картину течения смеси газов на участке гортаноглотки.

Работы выполнена инженерами АО «СимуЛабс» в 2015 году.

Не храпите и удачного Вам моделирования!

С уважением, Денис Хитрых.
Директор АО «СимуЛабс».

Мастер-класс: CFD расчет химического реактора #3.

Избранное

Сегодня я публикую третью часть нашего мастер-класса по расчету химического реактора. В заключительной части мы расставим граничные условия и запустим задачу на решение.

Геометрия расчетной области в виде цилиндра показана на рисунке ниже. Все размеры даны в относительных величинах, привязанных к характерному размеру d = 10 мм. В статье, которую мы взяли в качестве основы для решения нашей задачи, выполнено моделирование для реактора с предсмешением, в котором два потока с разным химическим составом подводятся через кольцевой канал и круглую трубу диаметром 12 мм, соответственно. А вся геометрическая модель образмеривается относительно диаметра этой внутренней трубки.

В нашем случае никакого предсмешения нет, и поток поступает в зону реакции через обычный круглый канал диаметром 10 мм. Еще одно отличие нашей геометрии от референсной заключается в длине реактора. Мы искусственно увеличили ее почти в 2 раза. Все другие размеры практически совпадают.

geometry

Данную задачу можно решать как в полной трехмерной постановке, так и с условиями циклосимметрии. Все зависит от вычислительных ресурсов, которыми вы располагаете.

Какие сложности могут у вас возникнуть при генерации расчетной сетки?  Рассмотрим вариант задачи с циклосимметрией. На рисунке ниже я показал основные проблемы, которые могут возникнуть при разбиении сетки в режиме «по-умолчанию».

mesh

Первая проблема — это скошенные элементы на поверхностях симметрии и о во всем объеме расчетной сетки. Лечится это довольно просто. Для этого надо дополнительно декомпозировать геометрическую модель в местах пересечения входных и выходных каналов с основной расчетной областью.

Вторая проблема — это наличие призматических элементов на оси реактора по всей его длине. Избавится от  призм можно двумя способами. В первом случае необходимо с помощью виртуальных узлов, ячеек, ребер и пр. (Virtual Topology) построить L-топологию на входном и выходном каналах, соответственно . Другой вариант — вручную декомпозировать расчетную область на sweepable-объемы, как показано на рисунке ниже.

sweepable

Когда все проблемы решены, можно смело нажимать кнопку [Generate].

С уважением, Денис Хитрых,
АО «СимуЛабс».
2016-11-21_16-58-13

Мастер-класс: CFD расчет химического реактора #2.

Избранное

reactorНебольшая вводная информация. Все, кто хочет мне написать лично, пишите на новый адрес внизу. Многие ваши письма попадают в спам, и я их не вижу.

Продолжаем заниматься расчетами химических реакторов в ANSYS CFX. Прошлый наш разговор мы закончили описанием инструментов  ANSYS CFX для задания элементарных реакций. Напомню, что для вызова панели [Reaction] используется иконка reaction1, которая находится в верхнем контекстном меню.  Для определения реакции (Insert Reaction и далее вбиваете имя реакции) вы последовательно проходите все закладки этой панели (слева-направо): Basic Settings→ Reactants→ Products→ Reaction Rates.

Чтобы упростить вам жизнь, я заранее подготовил CCL-файл с библиотекой всех реакций. Для его активации вы должны выполнить команду File→ Import→ CCL… Файл с реакциями вы можете скачать по этой ссылке

.

В закладке Reactants мы указываем исходные реагенты, в закладке Products — конечные реагенты (продукты реакции). А в закладке Reaction Rates мы определяем кинетику соответствующей реакции. Все реагенты, которые участвуют у нас в реакциях (а это начальные, промежуточные и конечные продукты), мы должны заранее определить с помощью инструмента materialMaterial . После этого все действующие реагенты нам станут доступны через список Materials List.

С помощью инструмента Material мы определяем теплофизические свойства реагентов (как и в обычной газодинамической задаче). Это достаточно трудоемкий процесс, так как нам необходимо создать 16 новых «материалов»: Cl2, Cl, CH3Cl, CH2Cl, HCl, CH2Cl2, CHCl2, CHCl2CH2Cl, CCl3, CCl3CCl3, CHCl2CHCl2, CHCl3, CCl3CH2Cl, CCl3CHCl2, CCl4, N2). Пример задания свойств хлора показан на рисунке ниже.

clГотовую библиотеку материалов для проекта, сохраненную в формате CCL, вы можете скачать здесь

.

«Подключаете» к проекту вы ее также, как и библиотеку реакций.

На сегодня это все. Я думаю, что в следующий раз мы займемся построением расчетной CAD-модели и и поговорим о расчетной сетке для данной задачи.

С уважением, Денис Хитрых,
АО «СимуЛабс».
2016-11-21_16-58-13

Мастер-класс: CFD расчет химического реактора

Избранное

reactorСегодня мы с вами смоделируем задачу, связанную с расчетом химического реактора для производства хлороформа. В промышленности хлороформ обычно производят хлорированием метана или хлорметана.

Упрощенный (редуцированный) химический механизм превращения хлорметана в хлороформ включает 16 реагентов (исходных и конечных) и 21 реакцию, которые показаны в таблице ниже. В этой же таблице в двух крайних правых столбцах представлены значения для энергии активации E и предэкспоненциального фактора A, необходимые для задания температурной зависимости констант скоростей элементарных реакций в препроцессоре ANSYS CFX (или в другом газодинамическом пакете) при описании цепного механизма реакций.

reaction-mechanism_21_reaction

Более детально химический процесс образования хлороформа описывается 152 реакциями, в которых участвуют 38 реагентов (химических соединений). Описание этого механизма вы можете найти в работе Jimmy J. Shah  и Rodney O. Fox из Iowa State University: «Computational Fluid Dynamics Simulation of Chemical Reactors…» (1999).

Прежде чем перейти к постановке задачи в препроцессоре ANSYS CFX, вспомним несколько базовых понятий и законов химической кинетики, которые помогут вам лучше понять все наши дальнейшие действия.

  1. Что изучает химическая кинетика? Химическая кинетика изучает закономерности развития химических реакций.
  2. Почему описание даже относительно простого  химического процесса, например, горения водорода включает почти 40 элементарных реакций? Формально горение водорода выражается одной глобальной реакцией: 2H2 + O2 = 2H2O. Т. е. можно предположить, что в результате одного столкновения этих трех молекул (двух молекул водорода и одной молекулы кислорода) образуется две молекулы воды. С позиции теории вероятности такое событие является маловероятным (точнее невозможным). Поэтому реакция горения водорода протекает поэтапно (в несколько стадий) через промежуточное образование атомов водорода, кислорода и радикалов.  Реакции такого типа называются цепными или суммарными. Цепные реакции являются последовательностью большого числа элементарных реакций, выявлением и изучением которых занимаются химики и физики.
  3. Стехиометрическое уравнение (или уравнение реакции). Стехиометрическое уравнение представляет собой краткое выражение материального баланса реакции. Например, уравнение 2H2 + 1O2 = 2H2O означает, что всякий раз, как в процессе реакции затрачиваются две молекулы водорода, одновременно расходуется ровно одна молекула кислорода и образуются две молекулы воды. Коэффициенты перед реагентами называются стехиометрическими коэффициентами. Если реакция состоит из ряда стадий, то получается система из n стехиометрических уравнений.
  4. Закон Аррениуса. Для химических реакций характерна сильная нелинейная зависимость констант скорости k от температуры. Эта температурная зависимость описывается достаточно простой формулой — законом Аррениуса: k = Aexp(-Ea/RT).  Здесь Ea — это энергия активации (она имеет размерность [Дж/моль] и A — предэкспоненциальный фактор (или частотный фактор). Размерность A совпадает с размерностью k. Обратите внимание, что в ANSYS CFX  предэкспоненциальный фактор имеет размерность [time^-1 (mol m^-3)^(1-n)], где n — суммарный порядок реакции.
  5. Быстрая или медленная химия. В теории горения есть критерий подобия — число Дамкелера Dm, который определяет отношение скорости течения химической реакции к скорости физического процесса. Если Dm→0, то время протекания химической реакции намного больше характерного времени физического процесса. Т. е. можно не учитывать химические реакции и считать смесь газов химически инертной (как-бы «замороженной»). Другими словами, реакция развивается намного медленнее (среда не успевает измениться) по сравнению с изменениями гидродинамических параметров. Второй предельный случай противоположен первому (Dm→∞): в каждой точке потока очень быстро устанавливаются такие концентрации реагентов, которые соответствуют равновесному составу. Оценив значение числа Дамкелера, можно в первом приближении выбрать соответствующую модель горения: для «быстрой» химии — это модель EDM, для «медленной» химии — это модель FRC.

Читать далее

Анонс мастер-классов на сайте cfd-blog-ru на 2016 год.

Избранное

Дорtimeогие друзья и коллеги!

До конца текущего года мы планируем подготовить четыре мастер-класса по применению программного комплекса ANSYS CFD для моделирования многофазных потоков и решения нестационарных задач (мы рассмотрим основные проблемы, с которыми сталкиваются начинающиеся пользователи, и немного погрузимся в мир программирования и кастомизации ПО).

Кроме того, мы научимся определять многоступенчатые реакции для моделирования химических процессов в промышленных химических реакторах. Исследуем капиллярные эффекты и продегустируем молодое вино.

И, наконец, доведем до логического завершения наш мастер-класс по расчету ветрогенератора.

Надеемся, что ничто не помешает нашим grandиозным планам.

Напоминаю всем, что по техническим причинам у нас временно не работала форма «Обратной связи».

С уважением, Денис П. Хитрых,
АО «СимуЛабс».

ANSYS предлагает сотрудничество стартап-проектам

Избранное

start-up

Как «смоделировать» ветрогенератор в ANSYS CFD

Избранное

Несколько лет назад я сделал доклад на тему использования ANSYS в альтернативной энергетике. За это время профессиональные инженеры и инженеры-любители разработали и запатентовали большое количество разнообразных устройств для извлечения энергии из ветра, волн, солнца и пр. Но лишь немногие из них ожили в металле, пластике или новомодном композитном материале. С другой стороны, некоторые оригинальные идеи и конструкции заслуживают второй жизни, и могут быть использованы в переработанном виде при разработке современных ветрогенераторов, морских турбин и т. п.

Поэтому на следующей неделе мы рассмотрим с вами наиболее интересные варианты конструкций ветряных турбин. И научимся моделировать в ANSYS CFD аэродинамику классического осевого «ветряка».

Для начала немного истории. На фотографиях снизу изображен один из первых отечественных ветрогенераторов времен СCCP. Он был спроектирован в ЦАГИ и введен в эксплуатацию в 1931 году. Мощность станции — 100 кВт (при скорости ветра 10 м/с); место установки — Балаклава, Крым. В 1943 году ветряная станция была разрушена. Сейчас на высоте Горной можно найти следы фундамента опор этой станции.
turbina

По современным меркам 100 кВт — это немного, но в начале 30-х годов прошлого века эта цифра заслуживала уважения. Например, немцы и датчане в это же время строили ветроэлектростанции меньшей мощности и с меньшим диаметром лопастей. Примечательно, что мачта Балаклавской станции была построена по проекту Владимира Шухова (автора знаменитых строительных гиперболоидов). А сама станция питала энергией Севастопольский трамвайчик.

Позже я подробнее вам изложу красивую легенду о послевоенной жизни этого замечательного технического объекта.

windturbine

А это турбина, которую мы с вами рассчитаем в ANSYS CFX или ANSYS Fluent. Размер расчетной области здесь показан условно.

До скорой встречи.

С уважением, Денис Хитрых (АО «СимуЛабс»).

Инфографика: Сопло Лаваля

Избранное

В рамках образовательных инициатив специалисты компании АО «СимуЛабс» разработали учебную инфографику, посвященную истории создания сопла Лаваля. Методический материал ориентирован в первую очередь на школьников старших классов и студентов технических ВУЗов (общетехнических специальностей). Поэтому используемая в инфографике терминология немного отличается от общепринятой в классической гидродинамике жидкостей и газов.

Немного о сопле Лаваля
Чтобы разогнать газ от полностью заторможенного до сверхзвукового необходим специальный канал, который сначала сужается, а затем расширяется. В самом узком сечении этого канала, число Маха должно равняться единице. Такой канал получил название сопла Лаваля. Особенности режимов течения для сопла Лаваля можно установить с помощью упрощенных диаграмм. Для этого необходимо знать соотношение параметров торможения на входе в сопло и параметров среды, в которую истекает струя на выходе из сопла. Зная параметры торможения на входе и закон профилирования сопла вдоль его оси можно рассчитать газодинамические параметры потока по всей длине сопла.

В реальных условиях течения рабочей среды через сопло Лаваля из-за влияния пограничного слоя, через дозвуковую область которого возмущения могут переносится и вниз по потоку, характер скачка в расширяющейся части может приобретать сложные формы, которые невозможно предсказать аналитическими методами и можно исследовать только с помощью экспериментальных методов или с применением численных технологий (CFD).

Мы надеемся, что объем информации, заложенный в нашу инфографику, поможет вам сделать первые шаги на пути освоения технологий вычислительной гидродинамики (CFD). И первым вашим смоделированным техническим устройством будет именно сопло Лаваля.

Что такое сопло Лаваля

На сайте размещена черновая версия инфографики. Все замеченные опечатки устранены в печатной версии плаката. Первые 200 копий инфографики будут бесплатно розданы всем участникам пользовательской конференции ACUM-2016 (Москва, 25-27 октября). Вы также можете подъехать за плакатом к нам в офис, который располагается на ул. Суздальская, дом. 46.

Если Вы заинтересованы в сотрудничестве по созданию и распространению подобных информационных материалов, то пишите мне лично на форму обратной связи на этом сайте.

С уважением, Денис Хитрых (АО «СимуЛабс»).

Место встречи двух океанов. Разрушаем иллюзии.

Избранное

По Интернету вот уже несколько лет гуляют различные фотографии мест, где встречаются два океана, два моря и т. п. При этом воды этих океанов-морей не смешиваются и между ними существует некая невидимая «граница» раздела.

mixing

Обычно в комментариях к этим фотографиям присутствует определенная доля скепсиса, дополненная взаимоисключающими трактовками наблюдаемых явлений.

Поэтому мы сегодня с вами попробуем «разрушить» этот миф и численно воспроизведем один из экспериментов с изначально устойчивой стратификацией двух жидкостей с различной плотностью.

При контакте двух неподвижных взаиморастворимых жидкостей появляется достаточно узкая переходная зона (transition zone), которая постепенно увеличивается в размерах за счет процесса диффузии. При существенных различиях в плотности жидкостей может возникнуть конвективное течение со слабовыраженными «периодическими» структурами, которое часто ошибочно интерпретируют как неустойчивость Рэлея-Тейлора.

mixing2В нашем эксперименте две жидкости (пресная и солёная вода) заливались в общую ванну, разделенную подвижной вертикальной перегородкой на две равные по объему части. Затем перегородку медленно выдвигали и наблюдали процесс «смешения» пресной и соленой воды.

При использовании метода VOF (метод объема жидкости) мы сможем смоделировать динамику свободной поверхности —  межфазной границы раздела двух сред.

В методе VOF для определения положения свободной поверхности решается дополнительное уравнение конвективного переноса объемной доли жидкости в ячейке сетки, которая выступает в качестве т. н. функции «маркера» (и принимает значения в интервале от 0 до 1: ячейка заполнена жидкостью или ячейка пуста).

При этом для подавления размытости межфазной границы необходимо не только измельчать расчетную сетку на границе и использовать малые шаги по времени, но и применять соответствующую схему аппоксимации конвективных слагаемых. Часто, например, обычная противопоточная аппроксимация не обеспечивает необходимой точности решения уравнения переноса маркер-фунции.

Читать далее

Памяти Солдата

Избранное

БП[СОЛДАТ]
Судьба солдата неизменна.
Покуда кровь бежит по венам —
Ему не быть военнопленным.
Он будет биться до конца!

И пусть летят снаряды мимо.
Мы всё равно пойдём на мины.
Ведь нас лепили не из глины.
А заливали в сердце сталь!

Не страшно лечь в родную землю.
Иной я смерти не приемлю.
Другой придёт мне на подмену.
Продолжит бой за нас двоих!

А наши внуки чётким шагом
Однажды в мае у Рейхстага.
Под громкий марш, как на параде
Портреты наши понесут!

(Памяти того, кто защищал Советскую Родину, которой уже нет).
 Денис Хитрых, 10-14/07/16, Москва-[Nice-Львов].

Гидродинамика на кухне

Избранное

С проблемами гидродинамики (как научной дисциплины) мы регулярно сталкиваемся в нашей повседневной жизни, в том числе и во время приготовления или потребления пищи.
Вот несколько примеров демонстрации различных физических явлений, связанных с механикой жидкости и газа, которые будут понятны даже не эксперту в области экспериментальной и вычислительной гидродинамики.

Низкорейнольдсовые потоки
Если вы хотите поговорить на эту тему, то предложите вашему собеседнику обсудить вопросы, связанные с течением вязкого и липкого сиропа или меда. Эти потоки обычно движутся очень медленно и в ненужную вам сторону.
Низкорейнольдсовые потоки

Несмешивающиеся жидкости
Любой школьник знает, что нефть и вода не смешиваются. А каждая домохозяйка, вовлеченная в процессы приготовления маринадов и соусов для салатов, может наблюдать явление образования эмульсии, когда вокруг каждой капельки воды образуется оболочка из молекул эмульгатора, например, масла, которая препятствует слиянию дисперсной фазы (воды). В результате салат приобретает дополнительные оттенки вкуса.
Несмешивающиеся жидкости

Многофазные потоки
Многофазными мы называем потоки, в которых присутствуют обе фазы среды (жидкость и газ). Самый простой пример, где мы можем наблюдать многофазные потоки и процессы фазового перехода (кипение и испарение) – это варка обычных куриных яиц.
Многофазные потоки

Эффект Лейденфроста
Вероятно, это самый красивый эффект, который убирает рутину с процесса варки и жарки. Это явление, при котором жидкость, находясь на поверхности с температурой выше, чем точка кипения этой жидкости, не испаряется, а собирается в маленькие шарики и «катается» по нагретой поверхности (сковородки и пр.).
Шарики

Источник: ‘A Day in the Life of a Fluid Dynamicist’.

С уважением, Денис Хитрых,
Директор R&D Центра «Симулабс».

ANSYS, Inc. и Инженерная школа Свенсона разрабатывают ЕРС для аддитивного производства

Избранное

15.06.2016. Два независимых проекта Питтсбургского Университета в области аддитивных технологий получили гранты от Национального инновационного института аддитивного производства (NAMMI — America Makes) в объеме 1,7 млн. долларов. Координатором программы выступает кафедра Инженерной школы Свенсона Питтсбургского Университета, которая на данный момент участвует в исследовательских проектах по разработке новых производственных технологий с суммарным объемом в 2,3 млн. долларов.

Один из проектов с названием «Интегрированная среда разработки для аддитивного производства» выполняется в кооперации с такими технологическими лидерами как, Aerotech , ANSYS, Honeywell и др. Руководит проектом Др. Альберт То – ассистент-профессор машиностроения и материаловедения Питтсбургского Университета.

Аддитивное производство (АП) позволяет создавать изделия со сложной геометрией и топологией, недоступной для традиционных средств производства. При этом современные CAD/CAE пакеты обладают существенными ограничениями при моделировании объектов АП, как на уровне многоуровневой вариативной геометрии, так и на уровне математических моделей, описывающих сложные физико-химические процессы, происходящих в материалах.

Другой очевидной проблемой для инженерного анализа является анизотропия механических свойств АП-материалов и отсутствие надежных баз данных по динамическим свойствам аддитивных сплавов, связанных наличием дефектов на микроуровне.

Разрабатываемые интегрированные инструменты проектирования для АП индустрии позволят промышленности сократить время разработки и выхода на рынок, а также снизить стоимость производства нового продукта.

https://www.americamakes.us/news-events/industry-news/item/896-the-university-of-pittsburgh-and-ansys-develop-new-computing-tools-to-push-the-boundaries-of-additive-manufacturing

Денис Хитрых, директор «СимуЛабс», Москва.
KhitrykhDP2

Что появилось нового и исправлено в ANSYS 17.1

Избранное

Сегодня мы кратко расскажем о новых возможностях ANSYS версии 17.1. Более подробную информацию вы сможете получить из официального бюллетеня ANSYS, Inc. Release Notes 17.1. (см. соответствующую новость на сайте cadfem-cis.ru).

Одно из ожидаемых улучшений связано с возможностью решать связанные двусторонние (2-way) термопрочностые задачи в CFX-Mechanical посредством System Coupling. Ранее такая возможность была доступна только для пакета ANSYS Fluent. Еще одно улучшение понравится конструкторам турбомашин и пр. вращающихся машин. В 17.1 появилась возможность строить диаграммы расчетных переменных (в виде мониторов) в полярных координатах.

cyclic

Кроме того, теперь возможно просматривать в реальном времени (во время расчета) поверхностные мониторы в CFD-Post при решении стационарной задачи (в 17.0 мы могли отслеживать результаты только нестационарной задачи). Так же в CFX 17.1 добавлена возможность вычислять начальные координаты (Initial X|Y|Z). Добавленная возможность призвана улучшить решение задач с деформируемыми сетками (на этапе интерполяции расчетных данных).

В TurboGrid 17.1 упростилась процедура редактирования положения границы входа/выхода (Inlet/Outlet). Теперь для этого необязательно редактировать hub и shroud кривые (появилась опция «обрезки»/trim). Кроме того, улучшились настройки для управления сеткой во входном/выходном блоках (Inlet/Outlet Blocks) в направлении по потоку. А так же возможность работы с геометрией моноколес (обработка методом flank milling). Разработчики обещают к версии 18.0 дополнить ANSYS TurboGrid специальным сеточным шаблоном для моноколес.

in_out
turbogrid
milling

Наконец, начиная с версии 17.1 ANSYS CFX по умолчанию будет использовать библитеки Intel MPI вместо Platform MPI при параллельных вычислениях.

Теперь о значимых улучшениях в гидрогазодинамическом пакете ANSYS Fluent. Во-первых, при использовании перекрывающихся сеток (Overset Meshes) появилась возможность отслеживать (вычислять) интерфейс перекрытия не на основе размера ячейки (как было в версии 17.0), а на основе расстояния до ближайшей границы. Это особенно полезно, если перекрывающиеся сетки имеют одинаковое разрешение. Также появилась возможность запуска на решение задачи с перекрывающимися сетками при наличии «изолированных»/»висячих» ячеек (напомним, что по умолчанию каждой receptor-ячейке должна соответствовать минимум одна donor-ячейка).

В Fluent 17.1 появилась возможность экспортировать прочностные и тепловые нагрузки с полиэдральных сеток (c поверхностей) в формате NASTRAN.

NASTRAN

Поддержка менеджера лицензий Fluent была пролонгирована до версии 17.1. Начиная с версии 18.0 менеджер лицензий Fluent мигрирует в ANSYS, Inc. License Manager. Это, что касается общих улучшений. Перейдем к частным вопросам. В версии 17.1 динамический метод перестроения сетки layering можно будет использовать для перестроения ячеек в подвижной сеточной зоне, связанной с coupled wall (иначе говоря, со стенкой и её тенью (shadow)).

В предыдущей версии 17.0 в задачах со скользящими расчетными сетками (sliding interface), в которых градиенты вычислялись на основе значений в узлах, при большом количестве шагов по времени была проблема с использованием оперативной памяти. В 17.1 эта проблема устранена.

Также была исправлена ошибка, связанная с некорректной интерполяцией рассчитываемых фазовых переменных (при решении многофазной задачи) и Сustom Field Function на полиэдральных сетках при использовании метода, основанного на значениях в узлах. Кроме того, откорректирован алгоритм вычисления величины потока через границу для всех типов граничных условий, включая скачок давления в пористом теле (porous jump), вентилятор (fan) и радиатор (radiator).

В Fluent 17.1 исправлена ошибка в вычислениях моментов сил для 2D-задач при генерации отчета (формировании конечных результатов).

Также устранено несколько явных ошибок и дефектов в многофазных моделях ANSYS Fluent. При моделировании многофазных потоков в пористых средах (для моделей VOF, смеси (Mixture) и Эйлера) решатель Fluent 17.0 выдавал различные значения величины скачка давления при использовании степенного закона и закона инерциальных сопротивлений, в отличие от решателя Fluent 15.0.

Исправлена ошибка при расчете коэффициента диффузии в многофазной смеси, заданного с помощью UDS (User-Defined Scalar).

На этом все. Следите за новостями на сайте www.cadfem-cis.ru, на котором мы в ближайшее время опубликуем перевод официального бюллетеня ANSYS, Inc. Release Notes 17.1.

С уважением, Денис Хитрых
Директор SimuLabs4D.

Ликвидаторам и Ветеранам. Вечная слава и вечная память!

Избранное

9may-star-smВ мае мы традиционно вспоминаем героев нашей Великой Победы. Наступит день, когда уйдёт в небытие последний свидетель и участник этой войны. Возможно, что наша память будет короткой, а, возможно, что и нет.
Но сегодня мы ещё можем лично поблагодарить наших ветеранов за их бессмертный подвиг и за отвоёванное для всех нас право на жизнь. Вечная слава Героям!

Тридцать лет назад уже другие солдаты и офицеры спасли наш мир от всепланетной катастрофы. За эти годы многие из них ушли из жизни до срока, другие жалеют, что не ушли раньше.
Но сегодня мы также ещё можем лично поблагодарить этих людей за их самопожертвование и за возможность жить под чистым небом и на чистой земле. Вечная память Героям!

ЛИКВИДАТОРЫ-86
Простые солдаты
с одной лишь лопатой
Спасли целый мир
от больничной палаты.
А рядом врачи
в заражённых халатах
Спасали солдат
от жестокой расплаты.

И те, и другие,
как часто бывает,
В конце киноленты
всегда погибают.
Пройдет тридцать лет
и страх наш растает.
Но чувство вины
с каждым днём нарастает.

Мы жить научились
по новым шаблонам.
И есть у нас выбор
молиться иконам.
Но в этой рутине
забылись герои,
Кто спас этот мир
от ЧЁРНОЙ БОЛИ.

Денис Хитрых, 26 апреля — 9 мая 2016 г., Москва.

Как создать двумерную сетку в ANSYS Workbench для ANSYS CFX 17.0

Избранное

МиниСегодня я расскажу вам о том, как построить «двумерную» сетку для ANSYS CFX в препроцессоре ANSYS Meshing. Как вы хорошо знаете, в CFX отсутствует двумерный решатель, поэтому мы вынуждены всегда использовать трехмерные сетки минимум с одной ячейкой по толщине. Начиная с версии 17.0 мы можем использовать двумерные сетки ANSYS Workbench для плоских задач или осесимметричных задач, поставленных в ANSYS CFX.

Последовательность действий показана на рисунке ниже. Сначала вы разбиваете двумерную сетку в ANSYS Meshing для газодинамического пакета ANSYS Fluent (в котором есть полноценный двумерный решатель).1_1

Затем вам необходимо загрузить отдельный шаблон для Fluent и соединить компоненту A3 (Mesh/Mesh) c компонентой B2 (Fluent/Setup). Не забудьте выполнить операцию Update (обновить) для компоненты Mesh. При этом будет создан файл SYS.msh, который мы позже импортируем в препроцессор CFX-Pre.

Так же не забудьте заранее создать выборки (Named Selections), которые вы будете использовать для задания граничных условий (Inlet, Outlet  и пр.).

2

Читать далее

Мониторинг результатов во время итерационного процесса в ANSYS CFD-Post 17.0

Избранное

Велосипед2Сегодня мы продолжим знакомиться с новыми возможностями пакета ANSYS CFD версии 17.0. Ранее мы уже анонсировали основные обновления текущей версии этого газодинамического пакета. В частности, упомянули о том, что появилась возможность просматривать результаты моделирования во время итерационного процесса непосредственно в ANSYS CFD-Post.

Совсем недавно компания ANSYS, Inc. выпустила инструкцию, в которой детально описывается как использовать данную возможность. Предлагаю вам вместе со мной пошагово пройти все рекомендации, изложенные в этом документе.

Шаг 1. Создаем плоскость или изоповерхность в CFD-Post. Сохраняем её в формате CSV. Для этого используем команду File → Export. Обратите внимание, что мы экспортируем только геометрическую информацию.

step0

Шаг 2. В препроцессоре CFX-Pre создаем пользовательскую поверхность. Для этого используем команду Insert a user surface → From file и указываем путь до файла CSV.

Шаг 3. В закладке Output Control создаем новый монитор: Monitor → Monitor Surfaces → Create a Monitor surface 1. Выбираем переменную, которую будем мониторить (на рисунке это объемная концентрация «масла»). Указываем поверхность,  с которой мы снимаем (визуализируем) результаты.
step2

Настраиваем задачу и запускаем её на решение.

step3

Читать далее

1 апреля — День ANSYS Fluent на cfd-blog.ru

Избранное

ВелосипедСегодня мы целый день посвятим расчетному CFD-пакетуANSYS Fluent. И рассмотрим с вами около двух десятков вопросов, которые поступили в адрес службы технической поддержки компаний ANSYS и КАДФЕМ.

А так же поделимся нашим личным опытом работы с этим программным комплексом. Большинство вопросов являются универсальными и не привязаны к конкретной версии ANSYS Fluent. Учитывая объем представленной информации, допускаю, что в некоторых ответах могут содержаться небольшие неточности. О всех замеченных ошибках вы можете писать мне на форму обратной связи.

fluentСамый первый вопрос связан с инсталляцией ANSYS Fluent версии 17.0. На моей рабочей станции установлена операционная система Windows 7 и при инсталляции 17-й версии ANSYS у меня (и, вероятно, у многих других пользователей) возникли проблемы при работе c GUI Fluent. Решение данной проблемы заключалось в установке пакета обновлений для Window 7 — KB2533623, который предназначен для повышения безопасности работы со внешними библиотеками. Скачать этот пакет можно с официального сайта Microsoft по следующей ссылке https://support.microsoft.com/ru-ru/kb/2533623.

fluentСледующий вопрос связан с оценкой сходимости нестационарной задачи в ANSYS Fluent на каждом временном шаге по заданному критерию сходимости (например, по изменению величины какого-либо интегрального параметра). Для этого можно использовать команду stptmstp (=SToP TiMe STeP) языка Scheme. Более детальное описание этой команды можно получить набрав в консоли (Console) следующую последовательность символов: (stptmstp-docu-alt).

Все значения переменных, которые используются в команде stptmstp по умолчанию, можно отредактировать. Например, набрав команду вида (set! stptmstp-n 7), вы измените количество итераций, за которые собирается статистика по заданной переменной, с 3-х (это значение по умолчанию) до 7-и.

Или, например, с помощью команды set! stptmstp-maxrelchng вы можете изменить значение  относительной разницы между собственными значениями заданной переменной, вычисленными в последовательных итерациях. По умолчанию, ее величина соответствует 1.e-03. Таким образом, для того, чтобы изменить значение этой переменной с 1.e-03 на 1.e-5, вам следует набрать команду set! stptmstp-maxrelchng 1.e-05.

Далее мы приведем небольшой пример использования команды stptmstp в интерфейсе Fluent. Откройте последовательно закладки Solution → Calculation Activitie s→ Execute commands. Сначала введите первую команду command-1: (stptmstp-resetvalues). И выберите опцию Time Step. Эта команда «сбросит» анализ предыдущего шага по времени. После этого введите команду  (stptmstp-chckcnvrg ‘ ( «/report/surface-integrals/integral wall () heat-flux n»)) и выберите опцию Iteration. С помощью этой команды будет выполнен анализ последних трех итераций (3 итерации — это значение по умолчанию в ANSYS Fluent, как мы уже говорили выше), и будет выполнена проверка насколько изменился тепловой поток на заданной поверхности за эти три последних итерации. При этом относительное изменение ограничено значением 1e-03 (по умолчанию).

execute

fluentТретий вопрос регулярно обсуждается на различных CFD-форумах, его также часто адресуют в нашу службу технической поддержки. Но сегодня, чтобы дать на него полноценный ответ, мы воспользуемся популярным ресурсом Eureka. Задача формулируется следующим образом: как с помощью UDF определить табулированные свойства пользовательского материала. Соответствующий шаблон UDF приведен ниже (в раскрывающемся списке). Вы можете легко доработать его для решения вашей конкретной задачи.

Код UDF

#include "udf.h"

int NPts_mu = 10; /* number of entries in viscosity table */

/* Locate the place in the interpolation vector using bisection algorithm*/
int locate(float xx[], int n, float x)
{
int j = 0;
int jm = 0;
int jl = 0;
int ju = n+1;
int ascnd = 0;

ascnd = (xx[n] >= xx[1]);
while (ju-jl > 1)
{
jm = (ju+jl) >> 1;
if (x >= xx[jm] == ascnd)
jl = jm;
else
ju = jm;
}

if (x == xx[1])
j = 1;
else if (x == xx[n])
j = n-1;
else
j = jl;

return j;
}

float *temp_vec_mu,*visc_vec;
#define FAST_LOOKUP TRUE /* use bisection algorithm for interpolation */
#define TABLE_MESSAGES TRUE
#define DISPLAY_TABLES TRUE

/* Obtaine mu given temperature */
float get_mu_from_T(float xdata)
{
int i = 0;
int j = 0;
float xL,xU,ydata;

#if FAST_LOOKUP
j = locate(temp_vec_mu,NPts_mu,xdata);
xL = temp_vec_mu[j];
xU = temp_vec_mu[j+1];
ydata = visc_vec[j] + (xdata-xL)/(xU-xL)*( visc_vec[j+1] - visc_vec[j] );
#else
for ( i=1; i=xL)&&(xdata<=xU) ) { ydata = visc_vec[i] + (xdata-xL)/(xU-xL)*( visc_vec[i+1] - visc_vec[i] ); break; } } #endif if ( xdata>temp_vec_mu[NPts_mu] )
{
#if TABLE_MESSAGES
Message("n temperature is above the bound of visc-array n");
#endif
ydata = visc_vec[NPts_mu];
}
if ( xdata<temp_vec_mu[1] )
{
#if TABLE_MESSAGES
Message("n temperature is below the bound of visc-array n");
#endif
ydata = visc_vec[1];
}

return ydata;
}

/* Read in the data file containing viscosity as a function of temperature */
DEFINE_ON_DEMAND(read_viscosity)
{
int i = 0;
float xdata,ydata;
FILE* fp;

fp = fopen("viscosity.dat","r");
if ( fp!=NULL )
{
#if !RP_NODE
Message(" n");
Message("Reading file viscosity.dat n");
Message(" n");
#endif
}
else
{
#if !RP_NODE
Message(" n");
Message("Error opening file n");
Message(" n");
#endif
}

temp_vec_mu = (float *) malloc(NPts_mu*sizeof(float));
visc_vec = (float *) malloc(NPts_mu*sizeof(float));

if ( (temp_vec_mu==NULL)||(visc_vec==NULL) )
{
#if !RP_NODE
Message("Memory allocation error n");
#endif
}

for ( i=1;i<=NPts_mu;i++ )
{
fscanf(fp,"%f %e n",&xdata,&ydata);
temp_vec_mu[i] = xdata;
visc_vec[i] = ydata;
#if DISPLAY_TABLES
#if !RP_NODE
Message("%.1f %e n",temp_vec_mu[i],visc_vec[i]);
#endif
}
#else
}
#if !RP_NODE
Message(" n");
#endif
#endif

fclose(fp);
}

/* Interpolate viscosity from look-up table and assign to cell value */
DEFINE_PROPERTY(viscosity,c,t)
{
float mu_lam;
float temp = C_T(c,t);

/* interpolate mu_lam */
mu_lam = get_mu_from_T(temp);

return mu_lam;
}


fluentЧетвертый вопрос будет касаться начальной инициализации задачи со свободной поверхностью в ANSYS Fluent. Самый простой вариант — определить свободную поверхность как плоскую поверхность. Но, что делать, если геометрия свободной поверхности имеет более сложную форму?

Есть несколько вариантов решения данной проблемы. Вы можете использовать специальный «генератор» волн, встроенный в Fluent — Open Channel Wave Model (волны в открытом канале). При инициализации границы свободной поверхности (Free Surface Level) вместо опции Flat укажите опцию Wavy (см. Open channel Init. Method).

wavy

Если вы проводите инициализацию с помощью TUI, то после выполнения команды solve → initialize → open-channel-auto-init, вам необходимо выбрать опцию wavy free surface initialization.

Для инициализации границы свободной поверхности вы также можете использовать Custom Field Functions. Это своеобразный аналог CEL-выражений пакета ANSYS CFX.

VOF

И, наконец, самые продвинутые пользователи могут использовать UDF для начальной инициализации задачи со свободной поверхностью.

Более подробно о двух последних вариантах я расскажу в другой раз.

На сегодня всё. Поздравляю всех с праздником Всемирного Дурака, а в качестве подарка предлагаю вам полюбоваться на обновленный дизайн графического интерфейса ANSYS Fluent 17.0 (см. рис. ниже).

Измененный интерфейс ANSYS Fluent.

Измененный интерфейс ANSYS Fluent.

Традиционный интерфейс ANSYS Fluent.

Традиционный интерфейс ANSYS Fluent.

На следующей неделе мы продолжим отмечать 1 апреля вместе с ANSYS Fluent. Удачного Вам моделирования!

KhitrykhDP

 

С уважением, Денис Хитрых,
Директор SimuLabs4D.

Международный конгресс «CAE-моделирование в автомобилестроении» — ASWC 2016

Избранное

aswc

Дорогие коллеги,

компании ANSYS, Inc. и КАДФЕМ рады пригласить вас на ежегодную международную конференцию Automotive Simulation World Congress (ASWC), посвященную вопросам использования современных CAE-технологий в автомобилестроительной отрасли.

В этом году конференция пройдет в Баварии в городе Мюнхене, в период с 7 по 8 июня. По традиции данное мероприятие будет совмещено с отраслевой выставкой-конференцией по электронике — ANSYS Electronics Simalation Expo (AESE).

Участие в двойной конференции позволит вам расширить ваши знания и обменяться опытом в области проектирования современных транспортных средств различного класса и назначения, разработки электроники и электротехнических изделий, а также увидеть последние технические новинки и пообщаться со специалистами в области CAE-технологий.

Сегодня все ведущие производители автомобилей в мире активно используют технологии численного моделирования для ускорения процесса создания и внедрения своих инновационных разработок, которые делают автомобили более безопасными, экологичными и совершенными.

Программу конференции вы можете скачать по этой ссылке

Ключевые темы конференции:

  • Умная электроника
  • Эффективные силовые установки
  • Электрификация автомобиля
  • Передовые конструкции кузова и шасси

Участие в конференции и выставке платное. Для регистрации, пожалуйста, заполните форму на официальном сайте конгресса по этой ссылке www.ansys.com/aswc.

 

Аэродинамика. Аэроакустика. Часть 3

Избранное

Сегодня мы рассмотрим некоторые рекомендации по расчету нестационарных задач в ANSYS Fluent, которые могут быть полезны с некоторыми поправками и пользователям других программных продуктов для решения задач вычислительной гидрогазодинамики.

Нестационарные явления и процессы мы встречаем повсеместно.  Сама нестационарность может быть как естественной, так и искусственной (вынужденной). Естественная нестационарность связана с развитием неустойчивости в потоке (в потоке всегда присутствуют возмущения, которые в зависимости от условий могут затухать или сохраняться) или с начальным неустойчивым состоянием потока. Например, естественная конвекция (конвективная неустойчивость), турбулентные вихри всех масштабов, волновые процессы — все это примеры естественной природы нестационарного явления.

Иногда на небе мы можем наблюдать облака странной и оригинальной формы — это т. н. волны Кельвина-Гельмгольца. Это классический пример сдвиговой неустойчивости (неустойчивость тангенциальных разрывов скорости), которая реализуется, когда один слой жидкости «скользит» по другому. Подобная ситуация свойственна многим реальным природным течениям. Неустойчивости в данном случае подвержено положение границы между слоями жидкости, которые движутся с различными скоростями.

kelvin

Вынужденная нестационарность связана с граничными условиями или источниковыми членами, которые зависят от времени и вызывают нестационарность. Примерами вынужденной нестационарности служат взаимодействие ротора со статором в турбинах, пульсации потока в соплах реактивных двигателей и  т. п.

Если говорить о постановка нестационарной задачи, то она имеет много общего с постановкой стационарной задачи. К отличиям можно отнести большой объем расчетных данных, специальные методы для обработки этих данных и специфические настройки CFD-решателя.

Какие вопросы мы должны решить при постановке нестационарной задачи в Fluent?

  1. Как поставить и запустить на расчет нестационарную задачу.
  2. Как выбрать правильный шаг по времени для нестационарной задачи.
  3. Как правильно обработать результаты расчета нестационарной задачи.

tsНачнем с шага по времени. Основное требование — величина шага по времени должна коррелировать с характерным временем моделируемого процесса/явления.

Для стандартной задачи шаг по времени можно оценить из следующего соотношения: delta_t = L/3*V, здесь L — характерная длина, V — характерная скорость.

Для лопаточной машины:  delta_t = N/10*omega, где N — количество лопаток (лопастей), omega — скорость вращения.

Для задачи естественной конвекции: delta_t = L/(g*beta*delta_T*L)^1/2. Здесь g — ускорение свободного падения; beta -температурный коэффициент объемного расширения; delta_T -разница температур (стенка-жидкость).

Наконец, для задачи теплопроводности: delta_t = L^2/(lambda/(rho*Cp)), где lambda и Cp — теплопроводность и теплоемкость среды, соответственно.

Продолжение следует…

Удачного Вам моделирования!

Денис Хитрых, директор R&D Центра SimuLabs4D.