Проблемы при генерации сетки в ICEM CFD в районе острых кромок

Довольно часто при генерации объемной сетки на основе тетраэдров в ICEM CFD мы получаем некачественное разбиение (разрешение сетки) в районе острых кромок или в местах пересечения поверхностей под острым углом.

При этом традиционный способ решения проблемы, на основе определения т. н. «Thin Cuts», не приносит желаемых результатов. Кромка «съедается» и остается «ломанной» (см. рисунок ниже).

pic1

В этом случае рекомендуется изменить стратегию разбиения расчетной модели. Для начала перенесите проблемные поверхности в разные Parts. Возможно, что вы это уже сделали, когда определяли «Thin Cuts».

Далее выполните поверхностное разбиение отдельно для этих поверхностей. Используйте Patch Dependent метод, а для поверхностного разбиения используйте треугольники (All Tri).

После этого определите все необходимые настройки для объемного разбиения (глобальные/локальные размеры элементов, локальное измельчение (Density), параметры для генерации призм и пр.).

Перед разбиением на основе Octree метода не забудьте включить опцию  «Use Existing Mesh Parts».

pic2Это должно решить вашу проблему.

винт

На этом рисунке показан пример «грубого» поверхностного разбиения лопастей винта ЯК-55. Но даже при таких больших размерах поверхностных элементов и отключенных опциях Proximity/Curvature (при объемном разбиении), кромки «разрешаются» достаточно хорошо (без «изломов»). Используя локальную адаптацию и соответствующий размер поверхностных элементов, мы можем улучшить качество сетки и разрешение кромок лопасти.

С уважением, Денис Хитрых.

История исследования явления кавитации. Часть 2

Вначале пытались подойти к проблеме кавитации с точки зрения гидродинамики и принимали во внимание только внешние обстоятельства – скорость потока воды, давление в потоке и зависимость того и другого от времени. Позднее поняли, что необходимо также учитывать и физические условия в жидкости – температуру, плотность, поверхностное натяжение, вязкость. Эти факторы, каждый по-своему, влияют на процесс образования паровых пузырей, на их устойчивость и интенсивность воздействия с твёрдой поверхностью.

Одни из первых опытов с растяжением жидкости провели Бертелло (1850 г.), Рейнольдс (1885 г.), Вортингтон (1892 г.), Диксон (1909 г.) и Мейер (1911 г.). Бертелло и Диксон для этих целей использовали прямую стальную капиллярную трубку. Им удалось растянуть воду до 50 и 200 атм., соответственно. Вортингтон «растянул» этиловый спирт давлением в 17 атм. Рейнольдс вращал U-образную трубку с жидкостью и вызывал растяжение действием центробежных сил.

В 1932 году Ньютон Гейнес разработал акустический метод создания кавитационных пузырей c использованием магнитострикционного генератора. Метод оказался удачным и используется в лабораторных исследованиях до настоящего времени. Опыты Гейнеса показали, что после нескольких минут работы генератора торцовая поверхность никелевого стержня оказывалась повреждённой, а характер повреждений в точности напоминал обычные язвовидные кавитационные повреждения.

Особо важный вклад в понимание кавитации внес британский физик и Нобелевский лауреат Джон Уильям Стретт (лорд Рэлей), который занимался теоретическим изучением явления кавитации в период с 1908 по 1924 г. г.

В 1917 году Рэлей опубликовал статью, в которой на основе энергетического подхода рассмотрел случай захлопывания пустой полости в безграничном объеме жидкости под действием постоянного давления. Считая полость сферически симметричной и, исходя из условия, что кинетическая энергия движущейся жидкости равна работе, действующих на полость сил давления
equ01Рэлей определил скорость движения стенки полости в функции ее радиуса
equ02где ρ – плотность жидкости, R – радиус полости; P0 – внешнее давление, приложенное к полости.

Далее, рассматривая уравнение движения сферически симметричного потока
equ03и, используя граничное условие, что на стенке полости r = R, Рэлей получил выражение для максимального давления, возникающего при схлопывании пустой полости:
equ04Для  P0 = 10 атм. и  Rmax/R давление воды вне захлопывающейся сферы по расчетам Рэлея равно 5500 атм. Отметим, что работа Рэлея заложила теоретические основы изучения кавитации на многие годы вперед.

Читать далее