Проблема с большими радиальными зазорами в ANSYS TurboGrid

Сегодня мы решим с вами небольшую проблему, связанную с некорректной работой сеточного препроцессора ANSYS TurboGrid при разбиении геометрии лопаточных машин центробежного типа при больших радиальных зазорах. Пример подобной турбины показан на рисунке ниже. Здесь показана проточная часть турбины центростремительного типа с радиальным зазором высотой ~ 10% от высоты лопаток.

1

Попробуем загрузить созданную в BladeGen геометрию в TurboGrid. Как мы и предполагали, препроцессор выдал ошибку. Что надо сделать, чтобы исправить эту ошибку?

2

Перейдите в раздел Machine Data и с помощью правой кнопки мыши откройте выпадающее меню. Далее выберите опцию Edit in Command Editor.

3В редакторе команд отредактируйте параметр Surface Extension Factor. Вместо значения 0.1 укажите 0.5.

4

После этого TurboGrid нормально воспроизведет созданную ранее геометрию, а вы сможете сгенерировать затем качественную структурированную сетку.

На этом все. Удачного Вам моделирования!

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

Как декантировать вино. ANSYS CFD на службе у сомелье.

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.

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

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».

Как «смоделировать» ветрогенератор в ANSYS CFD

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»).

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

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.

 

Моделирование течения в осевом трансзвуковом компрессоре NASA Rotor 37

Сегодня я выполню своё предновогоднее обещание и расскажу о трансзвуковом компрессоре NASA Rotor 37. Это будет мой последний мастер-класс в 2015 году.

Для начала небольшой литературный обзор по данной тематике. Сегодня можно найти достаточно много открытых публикаций по NASA Rotor 37.  И это не случайно, если вспомнить, что данный тестовый компрессор был разработан Reid и Moore из NASA Lewis еще в 1978 году.

Начну с «классического» отчета AGARD-AR-355, который был опубликован в 1998 году.  В данном отчете приведены сравнительные результаты моделирования течения в проточном тракте Rotor 37, выполненные в разные годы в таких пакетах как, TASCflow, TRACE-S, HAH3D, TRANSCode и др.

Dae-Woong Kim с коллегами (2013) численно исследовали методы повышения эффективности ступени Rotor 37 с использованием пакета ANSYS CFX. В частности, рассматривался вариант с бандажным уплотнением.

В работе Chunill Hah из NASA Glenn Research Center описываются результаты исследования нестабильности течения в трансзвуковом компрессоре NASA Rotor 37 с использованием LES модели турбулентности, интегрированной в специализированный расчетный H3D. Это одна из первых работ подобного рода на тот момент (2007).

Marcelo R. Simões из Petrobras совместно c коллегами исследовал применимость различных моделей турбулентости (k-ε, k-ω и SST) для моделирования течения в проточном тракте NASA 37 с использованием пакета ANSYS CFX (2009). Результаты моделирования сравнивались с доступными экспериментальными данными.

Работа Mohamed Khalil (2009) интересна по двум причинам. Во-первых, это хороший пример научного интернационализма. Во-вторых, автору удалось получить весьма адекватные результаты с использованием высокорейнольдсовой k-ε модели турбулентности.

Последняя работа не имеет прямого отношения к Rotor 37. Однако в ней представлены достаточно интересные результаты по опыту применения TBR методов ANSYS CFX для исследования течения в ступени гибридного трансзвукового компрессора Rotor 35 / Stator 37. Это так же одна из первых открытых работ, в которой численные результаты для методов TBR сравниваются с данными экспериментов (Honeywell, 2013).

Перейдем непосредственно к постановке задачи в ANSYS CFX 16.0 (и выше).

Читать далее