Инженеры АО «СимуЛабс» победили в конкурсе ANSYS HOF 2107

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.

ANSYS предлагает сотрудничество стартап-проектам

start-up

Гидродинамика на кухне

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».

Доступно бесплатное тестирование ANSYS AIM 17.0 на базе облачных технологий

AIMНовость должна понравится всем, кто хочет приобщиться к новым знаниям и бесплатно протестировать мультифизичный пакет ANSYS AIM версии 17.0.

Начиная с этой недели вы можете удаленно протестировать возможности пакета ANSYS AIM на примере несколько разноплановых задач: гидродинамика, «прочность», электромагнетизм и сопряженная задача теплообмена.

Для этого вам необходимо перейти по ссылке http://www.ansys.com/tryitnowaim и нажать на кнопку START YOUR FREE DEMO.

По результатам удаленной сессии вы cможете составить отчет и отправить его в компанию ANSYS, Inc. (со всеми вашими комментариями и пожеланиями).

Территориально вы работаете в Москве, Ленинграде, Самаре, а ваша задача запускается за несколько тысяч миль (в моем случае — 3381 миль) от вашего дома. Это классический пример демонстрации возможностей современных облачных технологий и средств удаленной визуализации.

miles

С уважением, Денис Хитрых.

Шнобелевская премия, профессор Буль и МГД в CFX

2 ноября небольшая часть человечества, которая еще не утратила логику в своих действиях и поступках, отмечала день рождения Джорджа Буля – английского математика и автора известного трактата «Логическое исчисление». Мы также решили отметить событие и подали заявку на получение Шнобелевской премии.

В качестве объекта для награждения мы выбрали придуманный нами МГД-осциллятор. Принципиальная схема этого устройства показана на рисунке ниже.

mhd

МГД-осциллятор представляет собой прямоугольную трубу с двумя запаянными концами. Внутри этой трубы «циркулирует» ферромагнитная жидкость. Схема приложения внешнего магнитного поля и электростатического поля также показана на этом рисунке.

В основу работы МГД-осциллятора положена логика профессора Буля и «подвижное» электростатическое поле (красный прямоугольник на приведенной схеме).

фурьеДля проверки работоспособности устройства специалисты R&D центра SimuLabs4D (г. Москва) провели численное исследование нестационарного течения ферромагнитной жидкости в гидравлическом тракте МГД-осциллятора. В этом им помог CFD-пакет ANSYS CFX. Обработав результаты моделирования с помощью быстрого преобразования Фурье, инженеры получили убедительные доказательства работоспособности предложенной схемы. На рисунке слева показан гармонический характер пульсаций давления на торце трубы.

Мы также записали небольшое видео, демонстрирующее работу МГД-осциллятора в режиме реального времени.

MHD2

Если у вас появится желание повторить наши численные эксперименты, то для преодоления ожидаемых трудностей, мы покажем вам как выглядят CCL-выражения для задания «подвижного» электростатического поля в ANSYS CFX (одно выражение мы замазали, чтобы вы могли проделать небольшую самостоятельную работу).

2015-11-03_15-14-44

Удачного Вам моделирования!

С уважением, Денис Хитрых.

Аэродинамика. Аэроакустика. Часть 2

Сегодня мы продолжим обсуждать вопросы, связанные с численным моделированием задач внешней аэродинамики и аэроакустики в ANSYS. Я дополнительно прокомментирую некоторые моменты, о которых лишь вскользь упомянул в первой части этого мини-семинара.

Первое. Что такое средняя длина хорды (СДХ)? В традиционной литературе используется более корректный термин  — «средняя аэродинамическая хорда» (см. рис. ниже). Далее мы будем пользоваться также обозначением Сmac (Mean Aerodynamic Chord ).

хорда

Второе. Я указал требуемое количество элементов в пристеночной области, но ничего не сказал об общей размерности подобных задач, а также геометрии и размерах расчетной области. Если говорить о задаче нестационарной аэродинамики самолета (в конфигурации «фюзеляж+крыло+мотогондола»), то начинать расчет можно с сетки размерностью около 15-20 млн. ячеек. Далее следует увеличивать суммарное количество ячеек с коэффициентом 2,5-3,2. При этом следует учитывать, что с изменением объема сетки, будут изменяться параметры сетки и в пристеночной области. Т. е. с ростом суммарного количества ячеек значение y+ будет уменьшаться. Например, в требованиям к расчетной сетке для 1-го AIAA CFD High Lift Prediction Workshop (2009 г.) указано, что для Re = 4,3e6 и Сref = Cmac =1,00584 м (39,6 дюйма) шаг по высоте первой пристеночной ячейке задается следующей последовательностью: y+ ~ 1,0 -> dy = 0,00020 дюйма;  y+ ~ 2/3 -> dy = 0.00013 дюйма; y+ ~ 4/9 -> dy = 0.00009 дюйма; y+ ~ 8/27 dy = 0.00006 дюйма.

Если говорить о коэффициенте роста элементов, то рекомендуется использовать значения, не превышающие величины 1,25 (для любого типа сетки). На кромки крыла рекомендуется наносить от 6 до 20 ячеек. Шаг сетки по размаху крыла — 0,1% от величины полуразмаха крыла.

Теперь к вопросу о расположении входной границы (например, Farfield в Fluent). В упомянутом выше воркшопе поверхность Farfield располагалась на расстоянии ~100 Cref от планера.

Третье. Возвращаясь к теме выбора значения ШГВ, отмечу, что все приведенные значения относятся к варианту с условно точной сеткой, в которой y+ лежит в диапазоне от 0,4 до 0,5.

Четвертое. Где можно получить дополнительную информацию о  модельмодели турбулентности? Найти описание этой модели можно в стандартной  документации ANSYS или в статье (Transition Modeling for General CFD Applications in Aeronautics. R.B. Langtry and F.R. Menter), которую можно скачать здесь

.

Если говорить о калибровке данной модели, то обычно калибруются две эмпирические поправочные функции:  Fl и Re, соответственно. Первая контролирует длину области перехода. Вторая — это критическое число Рейнольдса, которая определяет начало роста перемежаемости в пограничном слое. Для тех, кто незнаком с этим термином, могу сказать, что под этим термином понимают локальное нарушение однородности турбулентности, когда активные области сосуществуют с условно ламинарными областями.

На этом все. В третьей части нашего мини-семинара мы поговорим о настройках решателей CFX и Fluent, методе LES, подсеточных моделях и пр.

С уважением, Денис Хитрых,

R&D Центр SimuLabs4D.

www.simulabs.ru

К вопросу моделирования нестационарного отрывного обтекания элементов летательных аппаратов в Fluent и CFX

Сегодня мы поговорим с вами о задачах внешней аэродинамики, аэроакустики, турбулентности и пр.

За последние несколько месяцев накопилось достаточно много вопросов, поэтому за один раз ответить на них сложно. Кроме того, с момента образования нового R&D Центра SimuLabs4D внутри нашей компании, на мои плечи легли дополнительные обязанности административного и технического характера, что вынуждает меня периодически брать паузы и неделями «выпадать» из медиа-пространства.

Я по-прежнему продолжу поддерживать этот CFD-блог, но рекомендую вам почаще заглядывать и на страницы нашего нового проекта simulabs.ru (который мы запустим в начале ноября 2015 года), где я вместе со своими коллегами буду регулярно делиться с вами информацией, касающейся вопросов автоматизации расчетных процессов, интеграции сторонних кодов (организации взаимодействия между кодами), новостей CAE-рынка и о наших собственных разработок.

Дозвуковое обтекание трехмерного крыла в условиях отрыва и ЛТП

Для начала рассмотрим задачу дозвукового обтекания трехмерного крыла. Поток газа – несжимаемый, внешние воздействия отсутствуют, число Рейнольдса >10e6. Угол атаки – различный.

Первый вопрос будет касаться выбора значения шага по времени (числа Куранта). Определим шаг по времени (ШГВ) как отношение средней длины хорды к скорости набегающего потока. Для ускорения расчета можно увеличить ШГВ в 10 раз, т. е. на порядок. Но решение будет крайне нестабильным, особенно в условиях отрывного течения, которое по своей природе является нестационарным.

Если использовать ШГВ=1, то характер невязок может носить «периодический» характер (с «периодом» 150-200 итераций) при отсутствии периодического режима течения газа.

Если уменьшить значение ШГВ на порядок, то сходимость задачи будет достигнута на 300-400 итерации (количество итераций – относительное, так как зависит от многих факторов). Но при этом необходимо будет использовать дополнительные внутренние итерации.

Наконец, если уменьшить ШГВ еще в 10 раз (или в 100 раз от базового значения, соответственно), то общее количество итераций до сходимости увеличится до 600-900, но при этом не потребуются дополнительные внутренние итерации.

Схематично процесс сходимости при различных значениях ШГВ показан на рисунке ниже.

ШГВ

Читать далее